ARM Coresight 及 DS-5 介绍 1 - Cosight介紹

【ARM DS-5 系列】

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前言

本文主要介绍在实际工作 DS-5 常见的一些用法
DS-5 相关资料可以访问其官网：
https://developer.arm.com/tools-and-software/embedded/legacy-tools/ds-5-development-studio

官网可以下载各种资料：

1.1 ARM DS-5 简介

ARM DS-5(ARM Development Studio 5) 是对 ARM 支持的 RTOS/Linux 平台的全面的软件开发工具套件。ARM DS-5 提供具有跟踪、系统范围性能分析器、实时系统模拟器和编译器的应用程序和内核空间调试器。在实际的工作中可能使用最多的也就是其调试功能，主要是在线调试和线下分析。

1.1.1 DS-5 与 Coresight 关系

Coresight 是 ARM 公司提出的，用于对复杂的 SOC，实现 debug 和 trace 的架构。该架构，包含了多个 Coresight 组件。众多的coresight组件，构成了一个 coresight 系统。我们也可以根据 coresight 架构，实现自己的 coresight 组件。
每个coresight的组件（component），都要遵循 coresight 架构的要求。

典型的一个coresight的环境
以下是一个典型的coresight环境，包含了两个ARM core，一个DSP，和众多的coresight组件。这个coresight组件，实现对core，DSP的debug和trace功能。

环境中，总共包括3个通路

• trace 通路： 将core和DSP内部信息输出到外部;
• debug 通路：对core和DSP实现debug;
• trigger 通路： 用于core和core之间，core和DSP之间，传输trigger信号。

1.1.2 Trace 通路

trace 通路 实现对 master 组件的数据追踪功能，使用 ETM 来追踪。
ETM 负责追踪处理器和 DSP 的信息，将信息打包，通过 ATB 总线发送到 trace bus上。trace bus上有 trace funnel，funnel 接收多个 ATB 总线数据，然后合并成一个 ATB 总线数据，发送给replicator。
replicator接收到ATB数据，根据配置，将 ATB 数据发送给 ETB 和 TPIU。

1.1.3 Debug 通路

Debug 通路 用于外部的 debugger，对 ARM core 和 DSP 进行调试功能。
上图中，只考虑了 JTAG 的 port。其实还有SWO 的 port。

DAP 接收外部端口的 JTAG 数据，然后转化成对 DAP 内部的 AP 的访问，然后 AP 再转化为 memory-mapped 的总线访问，去访问 soc 内部的资源。

上图中，DAP 输出两个memory-mapped 总线：

• 一个是debug apb总线，连接到debug APB互联上，用于访问debug组件的寄存器；
• 一个是system bus，连接到bus matrix，用于访问soc的内部的资源。

Debug APB 互联，连接了有CTI，ETM，HTM，ITM，ETB，TPIU 等 coresight 组件，因此外部的 debugger 可以通过JTAG port，对这些coresight组件进行访问。

bus matrix一般是连接soc的一些外设，如memory，串口等，因此外部的 debugger 可以通过 JTAG port 对这些外设设备进行访问。

1.1.4 Trigger 通路

Trigger 通路 用于给指定的组件发送 trigger 信号，或者接收指定的组件的 trigger 信号。这个功能由 CTI 和 CTM 来实现。每个 core 和 DSP 都有一个 CTI 组件相连，CTI 可以给处理器（DSP）发送trigger信号，也可以接收处理器（DSP）的trigger信号。

所有的 CTI 和 CTM 相连，因此可以实现多个 CTI 之间的 trigger信号的相互发送与接收。

1.2 Coresight 组件的种类

1.2.1 Control component

Trigger 的 Coresight 组件

• ECT（embedded cross trigger）
• CTI（cross trigger interface）：接收和发送trigger信号
• CTM（cross trigger matrix）：CTI之间的trigger信号传递

1.2.2 Trace sources

Trace 的 coresight 组件：

• ETM（embedded trace macrocells）：追踪指定设备（处理器，DSP）的trace信息，每个设备（处理器，DSP）均有自己的ETM;
• AMBA trace macrocells：追踪 AMBA 总线的 trace信息;
• PTM（program flow trace macrocells）;
• **STM（**system trace macrocells）：追踪总线互联上的trace信息。

1.2.3 Trace links

Trace 信息传递过程中所需要的中间coresight组件：

• trace funnel : 将接收的多个ATB总线数据合并成一个ATB总线数据;
• replicator: 将一个ATB总线数据，分发成多个ATB总线数据发送;
• ATB bridge: ATB 桥，用于两个不同的ATB域之间数据传输。

1.2.4 Trace Sinks

最终接收 trace 信息的 coresight组 件

• TPIU（trace port interface units）：将ATB数据通过trace port发送给外界；
• ETB（embedded trace buffers）： 存储 ATB 数据的 buffer；
• TMC（trace memory controller）：

每个 trace sink 可以有一个 trace formatter。

1.2.5 Debug Access Port

DAP 不属于 Coresight 的组件，但是我们会通过 DAP 来对 Coresight 的组件进行访问。
DAP 包括以下：

• APB access port(APB-AP)
• AHB access port(AHB-AP)
• AXI access port(AXI-AP)
• JTAG access port(JTAG-AP)
• serial wire JTAG debug port(SWJ-DP)
• JTAG debug port(JTAG-DP)
• ROM table

DAP主要是由DP和AP组件。DP负责接收外部的JTAG或SW数据，然后转化为对AP的访问，而对AP的访问，是可以发起memory-mapped的访问。因此就可以对内部的资源进行访问。

如上图：
DAP 包括了三个 AP:

• APB-AP： 对挂接到debug APB总线上的内部调试设备的访问;
• AHB-AP： 对挂载在AHB系统总线上的设备的访问;
• JTAG-AP： 对JTAG设备的访问。这个是兼容以前较早的ARM处理器，如ARM9。这些较早的处理器内部是用JTAG来调试的。但是现在的ARM处理器，已经不用这种方式，统一用memory-mapped方式进行调试。

目前的 ARM soc中，一般至少会包括一个DAP。而一个DAP可以包括1-256个AP（access port），AP受DP的控制。只有对AP的访问，才可以转化成memory-mapped总线，对soc的内部资源进行访问。

参考阅读：
https://aijishu.com/a/1060000000119436