下载掌阅APP，畅读海量书库
立即打开
Zynq-7000 SoC的测试和调试能力使用户能够使用侵入式或非侵入式调试方法对PS与PL进行调试。用户可以调试一个完整的系统，包含PS和PL。除调试软件外，用户还可以调试PS内的关键硬件点和用户所选择的PL内的关键硬件点。
基于Arm CoreSight v1.0结构规范，测试和调试能力大多由Arm所支持的元件提供。但是，也包含一个由Xilinx支持的元件。Arm CoreSight结构定义了4类CoreSight元件，即访问和控制类元件、跟踪源类元件、跟踪链接类元件和跟踪槽类元件。
1.访问和控制类元件
访问和控制类元件提供一个用户接口，通过JTAG或存储器映射的位置访问、调试基本结构。该元件类型也通过一个触发器信号分配网络，协调独立的CoreSight元件操作。
2.跟踪源类元件
跟踪源类元件捕获调试信息，如指令地址、总线交易地址和产生跟踪包。这些跟踪包与跟踪链接类元件连接。
3.跟踪链接类元件
在跟踪链接类元件中，对跟踪包进行组合或复制。
4.跟踪槽类元件
跟踪槽类元件接收跟踪包，并将它们导入片上跟踪缓冲区，将它们通过MIO连接到芯片引脚进行输出或通过EMIO送到PL中。
通过3个主要类型的总线/信号，即编程、触发和跟踪将CoreSight元件连接在一起。编程总线是一条路径，用于访问和控制类元件，通过JTAG或处理器将编程信息传递到其他CoreSight元件中。触发器信号被所有类元件使用，（从其他类元件）接收和发送（到其他类元件）用于区分触发器的功能属性，以协调它们的操作。跟踪总线是主要的路径，用于跟踪包的流动，连接跟踪源类、跟踪链接类和跟踪槽类元件。
CoreSight元件提供下面的功能，用于系统宽范围的跟踪。
（1）通过单个调试器连接实现整个系统的调试和跟踪可见性。
（2）支持在SoC子系统间的交叉触发。
（3）在单个流内有多个源跟踪。
（4）相比于前面的解决方案，它提供更多的数据压缩能力。
（5）具有用于标准工具支持的标准程序员模型。
（6）支持自动发现拓扑结构。
（7）具有用于第三方核的开放接口。
（8）支持低引脚数目选择。
CoreSight系统的结构如图4.6所示，其中给出了4类CoreSight元件。
（1）访问和控制类元件：ECT。
（2）跟踪源类元件：PTM、FTM和ITM。
（3）跟踪链接类元件：漏斗和复制。
（4）跟踪槽类元件：ETB、TPIU。
CoreSight系统进行的交互如下。
（1）CPU：通过PTM用于调试和跟踪。
（2）CPU：通过ITM用于跟踪。
（3）PL：通过FTM用于调试和跟踪。
（4）CPU：通过ETB用于导入跟踪。
（5）EMIO/MIO：通过TPIU用于导入跟踪。
（6）CPU/JTAG：通过DAP用于编程CoreSight元件。
图4.6 CoreSight系统的结构
1.DAP
DAP是前端，用于用户访问Zynq-7000 SoC的测试和调试功能。它是访问和控制类元件，使用编程总线将其连接到其他元件。DAP为用户提供了两个接口，用于访问CoreSight的基本结构。
（1）外部的：JTAG，来自芯片引脚输出。
（2）内部的：APB从设备，来自从互联。
一个调试器能使用JTAG与CoreSight的基本结构进行通信。同时，运行在CPU上的软件也可以通过分配给CoreSight基本结构的存储器映射地址来使用APB。通过其中一个接口，DAP将到达的访问请求提交给所请求的CoreSight元件。
此外，DAP还有其他接口，用于访问PS的子系统。
（1）内部的：AHB主设备，到主互联。
（2）使用AHB：DAP首先将来自JTAG的访问请求提交到PS的其他子系统中，然后进行认证。例如，一个调试器能够查询DDR一个地址的内容或一个协处理器寄存器的值。
DAP块是Arm提供的一个IP核，使用下面的配置。
（1）JTAG是器件引脚输出的唯一外部接口，不提供串行线接口（Serial Wire Interface，SW-DP）。
（2）APB从端口和AHB主端口是两个内部接口，在DAP内部一侧（JTAG-AP）不出现JTAG。
（3）不支持掉电模式。
2.嵌入式交叉触发
嵌入式交叉触发器（Embedded Cross Trigger，ECT）是一个交叉触发机制。通过ECT，CoreSight能使用发送与接收触发与其他元件进行交互。ECT由以下两部分构成。
（1）CTM：交叉触发矩阵。
（2）CTI：交叉触发接口。
一个或多个CTM构成一个包含多个通道事件的广播网络。对于一个事件，一个CTI会侦听一个或多个通道，将一个收到的事件映射到一个触发上，将触发发送到与CTI连接的一个或多个CoreSight元件中。一个CTI也对来自其所连接CoreSight元件的触发进行组合和映射，并且将其作为事件广播到一个或多个通道中。CTM和CTI是控制和访问类元件。
ECT配置包含4个广播通道、5个CTI，不支持掉电模式。
3.程序跟踪宏
程序跟踪宏（PTM）是一个块，用于跟踪处理器的执行流。它基于Arm程序流跟踪（Program Flow Trace，PFT）结构，是跟踪源类元件。通过只跟踪程序执行中的某些点，PTM产生跟踪工具所需的信息，这些信息用于重新构建程序的执行过程。这样，就减少了跟踪数据的数量。PTM支持时间戳，用于关联多个跟踪流和粗粒度的代码统计。
PTM提供了一些通用的资源，如地址/ID比较器、计数器、序列器，以及用于设置用户定义事件的触发条件，这扩展了跟踪程序执行的基本功能。
Zynq-7000内部的PTM块是Arm提供的标准IP，没有定制的配置。
4.指令跟踪宏
指令跟踪宏（Instruction Trace Macrocell，ITM）是一个块，用于软件产生跟踪。它是跟踪源类元件，支持触发和粗粒度时间戳。它的主要应用如下。
（1）Printf类型的调试。
（2）跟踪OS和应用事件。
（3）发出诊断系统消息。
Zynq-7000 SoC内部的ITM块是Arm提供的标准IP，没有定制的配置。
5.漏斗
漏斗（Funnel）是一个块，用于将来自多个源的跟踪数据合并到一个单个数据流中。它是跟踪链接类元件。用户选择需要合并的数据源，并且给它们分配优先级。
Zynq-7000 SoC内部的漏斗是Arm提供的标准IP，没有定制的配置。
6.嵌入式跟踪缓冲区
嵌入式跟踪缓冲区（Embedded Trace Buffer，ETB）是片上跟踪数据的存储区域。它是跟踪槽类元件。ETB提供实时全速保存能力，但是其大小受限。它支持触发用于这些事件，即缓冲区满和捕获完成。
Zynq-7000 SoC内部的ETB是Arm提供的标准IP，没有定制的配置。
7.跟踪/包输出
跟踪/包输出（Trace Packet Output，TPIU）是一个块，用于将跟踪数据输出到PL或器件引脚进行输出。它是跟踪槽类元件。它提供了无限的跟踪数据输出能力，但是其带宽受限。它支持触发和刷新操作。
Zynq-7000 SoC内部的TPIU是Arm提供的标准IP，其配置如下。
（1）最大数据宽度：32位。
（2）每个CoreSight规范：每个CoreSight元件都有4KB的地址空间。CoreSight元件的基地址如表4.8所示。
表4.8 CoreSight元件的基地址
思考与练习4.3：请说明CoreSight系统的结构特点与实现的功能。