能否及時高效地構建嵌入式系統,取決于軟件開發人員在工作臺上是否有合適工具來幫助完成開發工作。雖然預算通常受到限制,但有些工具是每位嵌入式軟件工程師都必需的,這些工具可以幫助他們大幅減少構建、調試和驗證其設計所需的時間。
開發人員的工作臺上必備的第一種最重要工具是調試器。調試器的作用就如同包含應用代碼的主機開發機與將要運行應用代碼的目標嵌入式處理器之間的橋梁。調試器提供幾種關鍵功能:
提取已編譯和鏈接的應用,并將其加載到目標存儲器中;向目標處理器告知調試器已連接,并配置所有板載硬件調試模塊和功能;負責設置軟件和硬件斷點;在調試過程中可用于讀取寄存器和片上存儲器;接收實時應用程序跟蹤信息以用于調試應用程序。
在很多實例中,開發人員僅選擇他們能夠找到的最低成本的調試器,或很多開發套件附帶的默認板載 (OB) 調試器。這種做法的問題在于 OB 調試器的功能非常有限。
比較調試器之間差異的一種很好的方法是檢查 SEGGER 提供的調試工具。很多不同微控制器供應商的多種開發套件都提供了基于 SEGGER J-link 的 OB 調試器。下圖顯示了面向各種目標內核的不同 J-link OB 調試器的典型特性集(圖 1)。
圖 1:低成本開發板附帶的各種 SEGGER J-link OB 調試器的特性集示例(圖片來源:SEGGER)
請注意,表格的最右側顯示了三個關鍵速度特性:SWO 速度、接口速度和下載性能。對于大多數零件而言,這些速度都不超過 4 MHz,其中大多數速度遠低于這個數字。
初看起來,這些 J-link OB 調試器的指標數據還不錯,畢竟它們是免費的。但是,如果將這些特性與 J-link Ultra+ 或 J-Trace 等全功能調試器進行比較(圖 2),您會改變這種看法。

圖 2:J-link 系列調試器提供專業級調試功能,速度高達 100 MHz。(圖片來源:SEGGER)
請注意:最低 SWO 速度為 30 MHz,最高達到 100 MHz。SWO 接口用于調試,也用于接收一些跟蹤數據。這種速度增加,再加上無限制斷點、以太網選項和嵌入式跟蹤緩沖區 (ETB) 等額外特性,使得這些調試器成為極其高效的工具。與開發套件上的基本調試器相比,這些調試器的功能更為強大和豐富,不僅有助于加快編程速度,還能縮短實際調試系統的時間。
我們以 J-link Ultra+ 為例。這是一款全功能專業調試器,其特性包括無限制斷點,以及極快的 SWO 和接口時鐘速率(圖 3)。
希望將嵌入式工作臺提升到全新水平的開發人員應該考慮使用 SEGGER J-Trace(圖 4)。J-Trace 不僅支持與 J-link Ultra+ 相同的功能,還能夠使用 Arm 嵌入式跟蹤宏單元 (ETM) 接口連接到目標器件。
ETM 包含更多的數據通信通道,讓開發人員能夠檢索有關應用程序及微控制器工作狀況的更多信息。例如,開發人員能夠使用 ETM 來執行代碼分支分析,甚至執行指令跟蹤。
