原创【转】MICROBLAZE的调试方法介绍

 2010-11-18 22:03  5293 7 7 分类: FPGA/CPLD

MICROBLAZE是XILINX提供的采用大端存储系统、指令和数据采用哈佛结构的32位软核，可在SPARTAN2，3和VIRTEX系统上运行，现对其调试方法做一个简单介绍，希望对有兴趣这方面开发的人有所帮助。
XILINX提供的调试环境主要有GDB和SDK。即在XPS环境下可通过调用GDB完成，也可将程序导入SDK环境下进行调试。这两种方法都是通过XMD作为底层工具与目标进行通讯。本文以XPS环境下的GDB调试为例。
调试的方法主要由4种：MDM，XMD-stub，ISS和Virtual Platform。其中后两为仿真调试，不需要目标硬件支持，对于没有目标板的而又想预先程序开发的用户是个不错的选择。下面对这4种方法逐一做一简要介绍。

1． MDM（Microprocessor Debug Module）
    这种方式是基于硬件的调试方法。主机通过JTAG与FPGA中的MDM core相连，而MDM又与Microblaze的调试端口连接起来，从而完成调试信息的通讯。一个MDM模块可以与一个和多个MicroBlaze处理器核相连，如下图1。

图1 MDM连接
    首先要加入opb_mdm模块并完成与microblaze调试接口的连接，并设置好相应的参数，如图2所示。如果是通过BSB创建的项目，选择Use On-chip Debug Logic作为调试方式即可完成opb_mdm模块的加入。

图2 MDM相关设置
相应的MHS文件为：
BEGIN microblaze
PARAMETER INSTANCE = microblaze_0
PARAMETER HW_VER = 4.00.a
PARAMETER C_DEBUG_ENABLED = 1
PARAMETER C_NUMBER_OF_PC_BRK = 2
PARAMETER C_NUMBER_OF_RD_ADDR_BRK = 1
PARAMETER C_NUMBER_OF_WR_ADDR_BRK = 1
BUS_INTERFACE DLMB = dlmb
BUS_INTERFACE ILMB = ilmb
BUS_INTERFACE DOPB = mb_opb
BUS_INTERFACE IOPB = mb_opb
PORT CLK = sys_clk_s
PORT DBG_CAPTURE = DBG_CAPTURE_s
PORT DBG_CLK = DBG_CLK_s
PORT DBG_REG_EN = DBG_REG_EN_s
PORT DBG_TDI = DBG_TDI_s
PORT DBG_TDO = DBG_TDO_s
PORT DBG_UPDATE = DBG_UPDATE_s
END
BEGIN opb_mdm
PARAMETER INSTANCE = debug_module
PARAMETER HW_VER = 2.00.a
PARAMETER C_MB_DBG_PORTS = 1
PARAMETER C_USE_UART = 1
PARAMETER C_UART_WIDTH = 8
PARAMETER C_BASEADDR = 0x41400000
PARAMETER C_HIGHADDR = 0x4140ffff
BUS_INTERFACE SOPB = mb_opb
PORT OPB_Clk = sys_clk_s
PORT DBG_CAPTURE_0 = DBG_CAPTURE_s
PORT DBG_CLK_0 = DBG_CLK_s
PORT DBG_REG_EN_0 = DBG_REG_EN_s
PORT DBG_TDI_0 = DBG_TDI_s
PORT DBG_TDO_0 = DBG_TDO_s
PORT DBG_UPDATE_0 = DBG_UPDATE_s
END
    其中PARAMETER C_USE_UART = 1是使能MDM中的UART功能，可通过它模拟UART从JTAG口传送数据。
    在启动XMD与目标板连接之前，应用相应的设置如图3所示，选择HARDWARE，即选用MDM的调试方法。

图3
    如一切正常的话，则XMD窗口显示的信息如图4所示。

图4 MDM信息显示
此时便可启动GNB进行软件调试了。

2 XMDSTUB
    这是一种基于软件的调试方法。XMDSTUB是一段从0x0开始的监控程序（ROM MONITOR），它可通过JTAG－UART（在OPB－MDM中使能的UART，当然也可单独加入一JTAG－UART IP核）或UART口与XMD完成数据通讯，因此在MSS文件中必须有一个OPB－MDM或UARTLITE设计为XMDSTUB PERIPHERAL。相应的MSS文件如下所示：
BEGIN microblaze
PARAMETER INSTANCE = microblaze_0
PARAMETER HW_VER = 3.00.a
PARAMETER C_DEBUG_ENABLED = 0
BUS_INTERFACE DOPB = mb_opb
BUS_INTERFACE IOPB = mb_opb
BUS_INTERFACE DLMB = dlmb
BUS_INTERFACE ILMB = ilmb
PORT CLK = sys_clk_s
END
BEGIN opb_mdm
PARAMETER INSTANCE = debug_module
PARAMETER HW_VER = 2.00.a
PARAMETER C_MB_DBG_PORTS = 0
PARAMETER C_USE_UART = 1
PARAMETER C_UART_WIDTH = 8
PARAMETER C_BASEADDR = 0x80002000
PARAMETER C_HIGHADDR = 0x800020ff
BUS_INTERFACE SOPB = mb_opb
PORT OPB_Clk = sys_clk_s
END
.....
当然这也可通过GUI进行设置，PROJECT－SOFTWARE PLATFORME SETTING，如图5所示：

图5
    在Applications中完成如图6所示的设置，保证在编译时将XMDSTUB程序从0x0处开始放置。
    另在XMD设置中，即图3中，应选择stub选项。在advanced options中，默认的是JTAG方式的连接，即采用JTAG－UART方式，用JTAG口模拟UART功能。如要选用UART方式，可勾上advanced options,选择serial,并设置好相应的串口参数，与IP CORE中选中的UARTLITE参数保持一致，保证正确连接，如图7所示。
    另外，有一个有意思的事，不知是不是我机子的问题，就是当我将advanced options中选为SERIAL之后，就没法再改回JTAG了，SAVE时总是报错。一个解决的办法就是先将CONNECTION TYPE改为其它类型SAVE，然后再改回STUB，此时就不要再选advanced options了，因为默认的是JTAG方式。

图6

图7
    上述设置完成后，便可DOWNLOAD程序，将XMDSTUB程序下载时FPGA中，然后打开XMD进行连接和启动GDB的SEVER，最后用GDB完成应用程序的下载和调试。

3 ISS（Instruction Set Simulator）
这是一种基于指令集仿真的调试方法，只能支持处理器和内存模型，对其它的周边硬件不支持。在图3中选用SIMULATOR，没有使用过这种方法，所以不多说。

4 Virtual Platform systems
虚拟平台是硬件系统指令周期级的仿真模型。通过它可以在没有硬件的基础上，进行应用程序的调试和优化。如果没有硬件平台，这是一种很好的选择。
在XPS中，选择Tools > Generate Virtual Platform创建虚拟平台。然后在图3的XMD中便可选择virtual platform选项。打开XMD，输入vpconnect命令，或前三个字母vpc，完成XMD与虚拟平台的连接，如图8所示。最后便可运行GDB程序进行相应的调试工作了。

图8
这4种调试方法先介绍到这里，具体可参考XILINX公司提供的文档。文中错误在所难免，希望大家指正，telantan@sohu.com