ARM集成开发环境介绍

1、1TMT H E A R C H I T E C T U R E F O R T H E D I G I T A L W O R L DARM 集集 成成 开开 发发 环环 境境介介 绍绍主讲人：张志刚主讲人：张志刚B2003-09-19Copyright 2003-15 ShenZhen Watertek S.&T. Co., Ltd.旋极科技珠海研讨会旋极科技珠海研讨会2TM2Copyright 2003-15 ShenZhen Watertek S.&T. Co., Ltd.n软件程序编译,PC模拟调试n硬件板级调试nARM芯片设计议议 程程3TM3Copyright 2

2、003-15 ShenZhen Watertek S.&T. Co., Ltd.ADS1.24TM4Copyright 2003-15 ShenZhen Watertek S.&T. Co., Ltd.ADS1.2简介简介nADS1.2是为嵌入式是为嵌入式ARM设计的一整套软件开发工具设计的一整套软件开发工具n从最初的软件原型到最终优化的ROM代码。nADS1.2发布于发布于2001的的12月份月份n支持的主机系统支持的主机系统nIBM compatible PCs with Windows 95, 98, 2000, ME or NT4nSun workstations wi

3、th Solaris 2.6, 2.7 or 2.8nHP workstations with HPUX 10.20, 11nRed Hat Linux 6.2 & 7.1n使用使用FLEXLM管理器管理器,管理它的管理它的LICENSEn45天的评估版软件天的评估版软件n第三方工具支持第三方工具支持:nhttp:/ 2003-15 ShenZhen Watertek S.&T. Co., Ltd.ADS1.2新特性新特性n支持最新的支持最新的ARM内核内核nARM926EJ-S, ARM9EJ-S, VFPv2n支持支持V5TEJ体系结构体系结构nARMulator仿真执行仿

4、真执行Java bytecodenBytecode显示显示 Jazelle 状态状态n库管理器可合并各种库库管理器可合并各种库(RTOS,TCP/IPX通讯协议栈通讯协议栈)n使用使用pragmas ，可实现出色代码和数据的布局，为可重定位，可实现出色代码和数据的布局，为可重定位的代码设置新的链接选项的代码设置新的链接选项n编译器同时输出汇编码和目标码编译器同时输出汇编码和目标码6TM6Copyright 2003-15 ShenZhen Watertek S.&T. Co., Ltd.ADS1.2-主要模块主要模块nANSI C 编译器编译器 - armcc and tccnISO

5、/ Embedded C+ 编译器编译器 - armcpp and tcppnARM / Thumb 汇编器汇编器 - armasmnLinker - armlink nWindows 集成开发环境集成开发环境 - CodeWarriornDebugger - AXDnarmsd 可向前兼容n格式转换器格式转换器 - fromelf 7TM7Copyright 2003-15 ShenZhen Watertek S.&T. Co., Ltd.ADS1.2主要模块主要模块n库管理器库管理器 - armarnC and C+ 库库n指令级仿真器指令级仿真器 - ARMulatorn同时包含

6、同时包含nARM Firmware SuitenARM Application LibrarynRealMonitor8TM8Copyright 2003-15 ShenZhen Watertek S.&T. Co., Ltd.ADS1.2工具的使用工具的使用C+ source module(s)ASM sourcemodule(s)C sourcemodule(s)n 命令行命令行n makefilen IDEfromelfROM formatn Disassemblyn Code sizen Data sizen etc.ofromelf.oarmarLibrary.carmcpp

7、 -ctcpp -carmcc -ctcc -carmasm.cppELFobjectfile(s) with DWARF2 debug tables.s.o.axfarmlinkLibrariesELF / DWARF2 image9TM9Copyright 2003-15 ShenZhen Watertek S.&T. Co., Ltd.CodeWarrior-IDEC/C+Browser C/C+SensitiveEditorProjectManager10TM10Copyright 2003-15 ShenZhen Watertek S.&T. Co., Ltd.AXD

8、Docking windowsDocking toolbarsRegistersSource/Disassembly Memory 11TM11Copyright 2003-15 ShenZhen Watertek S.&T. Co., Ltd.C / C+ 编译器编译器 关键特性关键特性n完全支持完全支持ANSI 及其兼容及其兼容 C 编译器编译器n他属于是他属于是ISO / Embedded C+ compilers n支持所有的支持所有的ARM处理器处理器 (用用 -cpu)ne.g. ARM7TDMI, StrongARM, ARM9TDMI, ARM9E, ARM10, Xs

9、calen优化的代码可以实现源码级调试优化的代码可以实现源码级调试:n-O0 : 最佳的调试信息, 没有优化(-g)“Debug”n-O1 : 大部分优化，比较好的调试信息（g）“DebugRel”n-O2 : 完整优化, 有限的调试信息“Release” n支持支持 ROPI / RWPI(PI-Position Independent )n内嵌汇编内嵌汇编n C和汇编的交叉列表和汇编的交叉列表( -S -fs)12TM12Copyright 2003-15 ShenZhen Watertek S.&T. Co., Ltd.C / C+ Compiler 数据类型数据类型n下面这些数

10、据类型可支持下面这些数据类型可支持nchar8 bit bytenshort16 bit half-wordnint32 bit wordnlong32 bit integernfloat32 bit IEEE single-precisionndouble64 bit IEEE double-precisionnpointers32 bitsnlong long64 bit integerpointer,char（默认为默认为unsigned ，可用可用-zc变为变为signed）之外之外，上述所有的默认值为，上述所有的默认值为Signed 。 13TM13Copyright 2003-15

11、 ShenZhen Watertek S.&T. Co., Ltd.ADS1.2提供的库提供的库nANSI C库库n完整的文件处理，字符，数学库等n默认情况下,使用semihosted SWIs和主机调试器通讯n比如：文件操作，I/O操作n这些库、函数包不需要为重定向而重新编译 。n适合嵌入式使用- 不必设单独的内嵌变量n自动选择正确的库n决定于你所使用的字节对齐方式，独立的位置，堆栈的检查等。n保留了run time 功能支持和浮点支持nC+ 库包含库包含:n标准c+库（2.01版本）nC+ 编译器包含run time 功能支持14TM14Copyright 2003-15 Shen

12、Zhen Watertek S.&T. Co., Ltd.ADS1.2支持的调试方式支持的调试方式ELF / DWARF2 imageHost running debuggerMulti-ICEAngelARMulator指令级仿真串口方式调试，目标板上运行monitorJTAG调试15TM15Copyright 2003-15 ShenZhen Watertek S.&T. Co., Ltd.ARMulatorn针对某种针对某种ARM内核进行指令级仿真内核进行指令级仿真n可以完成精确的指令仿真可以完成精确的指令仿真n允许对程序的执行进行校验n可以对存储器周期进行统计n允许为指

13、定的存储器和时钟速度，设定系统的基准n根据要求可以配置所有的根据要求可以配置所有的ARM核来进行调试核来进行调试n最新的含CACHE的核 e.g ARM946E, ARM966E, ARM10 (incl VFP), XScalen支持支持TRACE-指令追踪指令追踪n提供扩展的工具包提供扩展的工具包n所有的模板用C编写，可以容易地用VISUAL C+增加新的外设模板n也可仿真IRQ 或 FIQ中断n可参考ADS 1.2 Debug Target Guide有关模板的详细说明16TM16Copyright 2003-15 ShenZhen Watertek S.&T. Co., Ltd

14、.Multi-ICE5 wireJTAGn调试的系统就是最终系统调试的系统就是最终系统n也存在第三方的协议转换器产品也存在第三方的协议转换器产品 nhttp:/ and Multi-ICE server (can be run on separate machines)TAPEmbeddedICELogic-RT17TM17Copyright 2003-15 ShenZhen Watertek S.&T. Co., Ltd.ADS1.2提供的提供的ARM应用库应用库n应用库是一应用库是一个优化的软件包：包括数学运算和应用等个优化的软件包：包括数学运算和应用等n由由ARM体系结构专家手工

15、制作的体系结构专家手工制作的n优秀的ARM例子程序n完全源代码，包含说明文档和创建（完全源代码，包含说明文档和创建（BUILD）工具工具n在用户应用软件里使用，是免版税的在用户应用软件里使用，是免版税的n软件包包括：软件包包括：nDSP 变换：- DCT, FFTnDSP 过滤 - FIR, IIR & LMSn数学计算n快速定点乘法和除法n平方根，立方根，三角函数n有符号的饱和加法n其它大量有用的函数18TM18Copyright 2003-15 ShenZhen Watertek S.&T. Co., Ltd.ADS1.2小结小结n完成软件程序的编译，连接定位完成软件程序的

16、编译，连接定位n完成初级的软件模拟调试工作完成初级的软件模拟调试工作n初步验证程序的正确性初步验证程序的正确性n为后续板级硬件集成调试提供前提条件为后续板级硬件集成调试提供前提条件(Multi-ICE)n19TM19Copyright 2003-15 ShenZhen Watertek S.&T. Co., Ltd.TRACE3220TM20Copyright 2003-15 ShenZhen Watertek S.&T. Co., Ltd.TRACE32n德国Lauterbach公司出品n致力于开发全能型开发工具-仿真器，调试器n成立于1979,最大最全的仿真器,调试器设计制

17、造商n20余年嵌入式微处理器设计和开发工具设计制造经验nONE SYSTEM FITS ALL21TM21Copyright 2003-15 ShenZhen Watertek S.&T. Co., Ltd.TRACE32简介简介n产品有3个系列nTRACE32-ICE （In Circuit Emulator）nTRACE32-FIRE（Fully Integrated RISC Emulator）22TM22Copyright 2003-15 ShenZhen Watertek S.&T. Co., Ltd.TRACE32简介简介n模块化结构模块化结构,可按用户要求裁剪，配

18、置可按用户要求裁剪，配置n多种仪器的综合体：多种仪器的综合体：n通用仿真器n逻辑/状态/时序分析仪n通用计数器/定时器n模式/脉冲信号源n模拟调试器n软件测试nFLASH编程n23TM23Copyright 2003-15 ShenZhen Watertek S.&T. Co., Ltd.TRACE32简介简介nTRACE32支持支持600种以上的微处理器种以上的微处理器.以下是部分常见品牌：以下是部分常见品牌：AMDARMDallasHitachiIBMIntelMitsubishiMotorolaNationalNECOkiPhilipsSiemens Toshiba SGS-Th

19、omsonZilogInfineon .n通用性，更换仿真模块就可调试不同的芯片通用性，更换仿真模块就可调试不同的芯片24TM24Copyright 2003-15 ShenZhen Watertek S.&T. Co., Ltd.TRACE32简介简介nTRACE32支持支持60种以上的编译器，主要有：种以上的编译器，主要有：ARM Borland Tasking CAD-ULDiab-SDS GreenhillsHitech HiwareHPIAR IntelKeil MicrosoftMotorola.nTRACE32支持支持6种编程语言：种编程语言：ASM，C，C+，PASCA

20、L，PL/M，ADA或或MODULA2nTRACE32支持支持多多种不同的主机操平台，主要有：种不同的主机操平台，主要有：Windsows3.1/95/98/NTHP-UXSolaris UNIX25TM25Copyright 2003-15 ShenZhen Watertek S.&T. Co., Ltd.TRACE32简介简介nTRACE32支持的嵌入式操作系统超过支持的嵌入式操作系统超过20种种，主要有，主要有Nucleus OSE RubusCMX RTXCpSOS VxWORKS.nTRACE32支持支持RTOS调试：调试：nRTOS专用菜单专用菜单nKernel资源显示资源

21、显示nTask状态显示、状态显示、统计评估统计评估n任务级调试任务级调试n26TM26Copyright 2003-15 ShenZhen Watertek S.&T. Co., Ltd.TRACE32简介简介nTRACE32支持支持FLASH在线编程，在线编程，FLASH（厂家）厂家）主主要有：要有：AMD ATMEL FUJISTU INTEMACRONIXMICRON MITSUBISHI MOTOROLASHARP SST ST TI TOSHIBAn既支持片外既支持片外FLASH，也支持片内也支持片内FLASHn支持支持8bit、16bit、32bit总线宽度总线宽度27TM

22、27Copyright 2003-15 ShenZhen Watertek S.&T. Co., Ltd.TRACE32简介简介nTRACE32具有独特的嵌入式软件测试功能：具有独特的嵌入式软件测试功能：n程序追踪（程序追踪（Trace) )n程序流程，选择追踪.n函数性能测试（函数性能测试（Performance）n运行时间，函数嵌套.n代码覆盖分析（代码覆盖分析（Coverage）n代码覆盖率，变量检查（读/写）堆栈深度分析.28TM28Copyright 2003-15 ShenZhen Watertek S.&T. Co., Ltd.TRACE32简介简介nTRACE3

23、2系列产品具有统一的工作界面，使用同一系列产品具有统一的工作界面，使用同一命令集，易学易用，一通百通命令集，易学易用，一通百通n个性化的可编程菜单和功能键，用户可以根据自己的个性化的可编程菜单和功能键，用户可以根据自己的需要增加或删除某些下拉菜单和工具按键需要增加或删除某些下拉菜单和工具按键29TM29Copyright 2003-15 ShenZhen Watertek S.&T. Co., Ltd.30TM30Copyright 2003-15 ShenZhen Watertek S.&T. Co., Ltd.TRACE32简介简介nMemory 测试测试n硬件断点功能，硬

24、件断点功能，TRACE32可以在可以在FLASH或或EPROM 中直接调试中直接调试n支持多支持多CPU调试调试n丰富的断点类型丰富的断点类型n支持支持MMU、 FPU调试调试n上下文追踪系统上下文追踪系统CTS（Context Tracing System）n条件执行功能（条件执行功能（STEP、GO）n31TM31Copyright 2003-15 ShenZhen Watertek S.&T. Co., Ltd.TRACE32-ICD简介nTRACE32-ICD是基于集成在片内的调试和跟踪逻辑（BDM、JTAG、ETM、OCDS、NEXUS）的在线调试器（In-Circuit D

25、ebugger）32TM32Copyright 2003-15 ShenZhen Watertek S.&T. Co., Ltd.TRACE32-ICD 基本结构nTRACE32-ICD典型构成nControllernDebuggernDebug PortControllerDebuggerDebug Port33TM33Copyright 2003-15 ShenZhen Watertek S.&T. Co., Ltd.TRACE32-ICD 基本模块n控制控制/ /接口模块接口模块nPODPRT(并口)nETH(网口)n调试模块调试模块nDEBUGnPowerDEBUGnP

26、owerDEBUG USBnTrace模块模块nPowerNEXUnICR (RISC Trace)nPowerTracenROM 调试器调试器(ESI)TargetPC ISA-KarteTRACE-32-ECUPODSCU with SCUPODBUSCableICDInterfaceEPROMSimulator(optional)BDM CableBDMConnectorESI CableEPROMPC with WindowsorWorkstation w. UNIXICD-TRACETRACE CableCPUClip-Over34TM34Copyright 2003-15 Shen

27、Zhen Watertek S.&T. Co., Ltd.配置方案配置方案nBDM/JTAG调试器调试器（网口）（网口）35TM35Copyright 2003-15 ShenZhen Watertek S.&T. Co., Ltd.配置方案配置方案nBDM/JTAG调试器调试器（USB口）口）36TM36Copyright 2003-15 ShenZhen Watertek S.&T. Co., Ltd.配置方案配置方案nBDM/JTAG调试器，带调试器，带Trace模块模块（并口）（并口）37TM37Copyright 2003-15 ShenZhen Watert

28、ek S.&T. Co., Ltd.配置方案配置方案nBDM/JTAG调试器，带触发探头调试器，带触发探头（并口）（并口） 38TM38Copyright 2003-15 ShenZhen Watertek S.&T. Co., Ltd.TRAC32小结小结n完成板级硬件调试仿真完成板级硬件调试仿真n实时调试跟踪实时调试跟踪n性能分析性能分析nRTOS级调试级调试n39TM39Copyright 2003-15 ShenZhen Watertek S.&T. Co., Ltd.ADS+TRACE小结小结nADS1.2n软件编译，模拟调试nTRACE32-ICDn硬件调试

29、仿真nADS1.2+ TRACE32-ICDnARM嵌入式开发的黄金组合n美国高通CDMA手机方案标配40TM40Copyright 2003-15 ShenZhen Watertek S.&T. Co., Ltd.SOCnSOC设计开发环境介绍设计开发环境介绍- Integrator41TM41Copyright 2003-15 ShenZhen Watertek S.&T. Co., Ltd.典型的典型的SOC系统架构系统架构通用外设通用外设42TM42Copyright 2003-15 ShenZhen Watertek S.&T. Co., Ltd.Integr

30、ator概述概述nIntegrator是是ARM公司提供的用于公司提供的用于SOC(System On Chip)设设计的集成开发环境计的集成开发环境n将ARM公司的测试芯片（各种ARM内核）及其相关技术通过灵活而又高效的开发平台提供给用户。n提高设计效率n缩短上市时间n降低开发成本nIntegrator将软件和硬件IP集成在一起nPrimeCell及其相关驱动n使用可编程器件n方便得到与最终系统极为相近的早期原型nIntegrator的内核模块（CM）支持最新的ARM内核n200-500MIPSnASB,AHB43TM43Copyright 2003-15 ShenZhen Watertek

31、 S.&T. Co., Ltd.Integrator组件组件nIntegrator系列由各种模块和板极平台构成：系列由各种模块和板极平台构成：nCMCore Module：内核模块，提供ARM处理器内核nLMLogic Module：逻辑模块，提供用户可编程逻辑单元nIMInterface Module：接口模块，提供与LM相连的电路和连结器，为开发测试、基准确定、原理认证以及用户原型设计提供方便n板极平台：提供各模块所需的以AMBA为骨干的系统架构nAPASIC Development Platform：ASIC开发平台nAMAnalyzer Module：分析模块，用于与逻辑分析仪

32、对接nSPCompactPCI Development Board，可用于WinCE开发44TM44Copyright 2003-15 ShenZhen Watertek S.&T. Co., Ltd.Integrator系列组成系列组成45TM45Copyright 2003-15 ShenZhen Watertek S.&T. Co., Ltd.内核模块（内核模块（CM）nCM可独立工作，也可与可独立工作，也可与AP或用户设计的硬件一起工作或用户设计的硬件一起工作n主要是提供SOC的核心ARM内核n主要特性主要特性nARM微处理器技术n266K或1M SSRAM，因内核不同

33、而不同nSDRAM DIMM扩展槽，支持最多256MB空间n引出AMBA系统总线到各种平台板n时钟产生n复位控制nJTAG调试接口，可接Multi-ICE、Trace32-ICD等开发工具46TM46Copyright 2003-15 ShenZhen Watertek S.&T. Co., Ltd.内核模块（内核模块（CM）nCM设计有紧耦合存储系统设计有紧耦合存储系统nSSRAM和SDRAM尽可能靠近CPU，使得存储器速度得到优化n有利的影响将在存储器总线性能中得到体现n实际数字与所用的内核有关，典型值是40MHzn多处理器支持多处理器支持n允许多达4个CM堆接在同一个开发平台上支

34、持多处理器应用n4个系统总线接口，分置在板子两端。方便与其他模块连结n工作方式工作方式n独立工作：加上电源和Multi-ICE/Trace32-ICD，就可独立工作n可用于ARM内核性能的评估和演示n集成到Integrator环境中：连接ARM公司的开发模块和平台n与第三方开发环境集成使用：满足AMBA总线特性的第三方开发平台或ASIC原型设计系统47TM47Copyright 2003-15 ShenZhen Watertek S.&T. Co., Ltd.内核模块（内核模块（CM）nCM支持的支持的ARM处理器（目前有处理器（目前有8种）种）nIntegrator/CM7TDMI-

35、ARM7TDMInIntegrator/CM720T-ARM720TnIntegrator/CM740T-ARM740TnIntegrator/CM920T-ARM920TnIntegrator/CM920-ETM-ARM920T and ETM9nIntegrator/CM940T-ARM940TnIntegrator/CM946E-S-ARM946E-S and ETM9nIntegrator/CM966E-S-ARM966E-S and ETM948TM48Copyright 2003-15 ShenZhen Watertek S.&T. Co., Ltd.逻辑模块（逻辑模块（L

36、M）nLM是逻辑设计模块。提供用户可自由编程的是逻辑设计模块。提供用户可自由编程的FPGA单元，用单元，用于总线（于总线（AMBA, ASB, AHB, APB）设备的开发设备的开发n主要用于外设接口的添加开发。用户可将其外设设计通过总线直接连接到真实的环境中n可用作原型设计、测试，与ARM PrimeCell外设或用户自己的硬件IP集成n支持最新的FPGA技术和知名厂家（如：Xilinx, Altera），目前最新的LM有：nXilinx：VirtexE XCV2000E 2MgatesnAltera：Apex EP20K1000E 1.7Mgatesn工作方式n单独使用n和Integrat

37、or其他模块（CM,IM,AP,SP）集成使用n支持多模块应用，最多可将4个LM堆接在一起n当在FPGA中设计了一个软核后，也可作CM使用49TM49Copyright 2003-15 ShenZhen Watertek S.&T. Co., Ltd.逻辑模块（逻辑模块（LM）n主要特性主要特性nXilinx或Altera FPGAn1MB ZBT SRAMn9个通用LEDn8个通用开关n时钟及复位电路n按钮n提供连接到FPGA的原型设计区n与IM的连接接口n与Integrator AMBA系统和控制总线全连接，包括中断、仲裁器和时钟信号nAMBA HDL例子代码n2个32位的逻辑分析

38、仪接口（直接连接到FPGA引脚上）nJTAG, Trace, 逻辑分析仪接口50TM50Copyright 2003-15 ShenZhen Watertek S.&T. Co., Ltd.接口模块（接口模块（IM）n接口模块是外设添加开发系统的一部分接口模块是外设添加开发系统的一部分n用于连接逻辑模块n提供标准接口，用户可以连接使用PrimeCell或用户自己在LM FPGA中实现的外设。n需要与兼容的LM配套使用n两种类型（资源及接口不尽相同）nIM-PD1：主要针对便携式、无线、娱乐市场nIM-AD1：主要针对汽车电子、工业控制51TM51Copyright 2003-15 ShenZhen Watertek S.&T. Co., Ltd.接口模块（接口模块（IM）nIM-PD1的主要特性的主要特性n显示支持n普通LCD带触摸屏（PrimeCell LCD）nVGA, 由LCD驱动nUSB收发接口（A型和B型）nAC-97音频编解码nSmart卡nMM