A RM DS - 5 实战开发从入门到精通支持调试 Linux 内核和驱动模块, 启动代码和内核的移植支持裸操作系统的对称多处理器的调试支持像 gdb 风格的命令行输入 1.2 DS 5 debugger 调试器 DS 5 是一个基于 Eclipse 的图形化界面, 如图 1 1 所示 DS

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琨宗
5 years ago
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1 第 1 章 DS-5 概述 DS 5 是 ARM 官方推出的基于 Eclipse 的调试工具, 可以用来调试所有 ARM 处理器, 包括 Cortex A Cortex R 和 Cortex M 系列, 以及更早期的 ARM9 和 ARM11 等处理器它是和 ARM CPU 的专家们一起开发的, 所以它比市场上其他的调试器能更早更好地支持 ARM 处理器 1.1 DS 5 介绍 DS 5 的功能非常强大, 除了常见的最基本的 JTAG 调试功能外, 如设置断点控制 CPU 运行和停止单步调试等, 还含有很多特色功能, 如可以无缝地运行 ARM 的 Fast Model; 在不打断 CPU 执行的条件下获取 CPU 执行的指令和数据信息 ; 用来分析系统软硬件性能的 Streamline; 芯片的验证和启动等下面是 DS 5 的一些常见功能加载调试的代码镜像和符号表运行代码镜像设置断点和观察点代码和指令的单步调试变量寄存器和内存的访问程序调用运行的栈信息支持异常的处理和 Linux 系统的异常信号支持调试 Linux 的多线程应用

2 A RM DS - 5 实战开发从入门到精通支持调试 Linux 内核和驱动模块, 启动代码和内核的移植支持裸操作系统的对称多处理器的调试支持像 gdb 风格的命令行输入 1.2 DS 5 debugger 调试器 DS 5 是一个基于 Eclipse 的图形化界面, 如图 1 1 所示 DS 5 调试器完全支持所有的 ARM 处理器 ARM 开发板和 ARM 虚拟平台 Fast Model 的连接和调试全面的图形化界面和直观的视图窗口可以方便地调试 Linux Android 和裸机程序, 包括单步调试和软 / 硬件断点的设置, 反汇编代码和源程序的同步, 堆栈的调用管理,CPU 寄存器内存变量和线程的显示和操作图 1 1 DS 5 调试器视图 DS 5 还可以实现项目的管理和调试, 在 DS 5 的软件管理窗口中可以方便地进行代码的查看查找和编辑工作, 在调试管理窗口中进行程序的单步调试或运行到断点, 在其他窗口中可以观察程序指令执行的最新信息除了视觉窗口外,DS 5 还提供了一个 gdb 风格的命令行, 可以在这个命令行中直接输入命令来控制整个系统的运行 2

3 DS-5 概述第 1 章 1.3 DS 5 虚拟平台 FVP FVP 是 ARM 开发的一种虚拟平台, 可以在没有实际硬件的情况下进行软件的开发验证和调试这使得软件开发人员可以更早地介入到项目的开发中, 加快整个项目的开发速度, 缩短产品的上市周期比如 ARM 最近几年推出了 Aarch64 位架构, 以前的软件和应用程序都是 32 位的, 有可能市场上 64 位的 ARM CPU 或者基于 ARM 64 位 CPU 的开发板还没有出来, 这时软件开发人员可以使用 ARM 的 FVP 虚拟平台进行先期的软件移植和验证工作, 等有了实际硬件平台后, 再在硬件平台上运行和进行性能调试, 就显得非常方便了该模型与真实的硬件有一定的差别, 比如不能提供精确时序的仿真底层硬件的交互和实际外设的访问或操作 DS 5 安装好后, 在 DS 5 安装路径的 example 目录下可以找到 ARM 提供的虚拟平台应用实例, 目前提供例子的有 ARMv8 架构 ( 即 ARM 的 64 位架构 ) 和 ARMv7 的 32 位架构虚拟平台, 包括 Cortex A9 Cortex A7 Cortex A15 等 1.4 DS 5 的编译器最新的 DS 5 软件版本一旦安装好后就包含了 3 个编译器 :ARM 编译器 5.0 ARM 编译器 6.0 和 GNU 的 gcc 编译器, 所有这些编译器都可以在安装目录的 DS 5/sw 下找到 ARM 编译器 5.0 ARM 编译器 5.0 也就是我们以前常说的 armcc,arm 在这个编译器上的开发已经有几十年的历史, 在市场上的应用非常广泛和稳定, 主要适用于 ARM 原来 32 位架构的处理器, 用来编译裸机嵌入式系统的程序固件或库, 包括的编译工具和功能如下 : (1)armar: 库管理工具, 能将多个 ELF 格式的目标文件集中到一起, 并存入归档文件或库中维护用这样的归档文件或库, 可替代多个 ELF 文件传递给链接程序, 还可以提供给第三方开发应用程序 (2)armasm: 汇编工具, 汇编 ARM 和 Thumb 汇编语言程序 (3)armcc: 编译工具, 编译 C/C++ 代码, 支持 inline 和嵌入汇编, 还支持 NEON 向量编译程序 (4)armlink: 链接工具, 将一个或多个目标文件合并成一个或多个目标, 生成一个可执行程序文件 (5)fromelf:Image 镜像转换工具, 也能对输入的镜像文件产生文本信息, 如反汇编代码和数据区的大小 3

4 A RM DS - 5 实战开发从入门到精通 ARM 编译器 6.0 ARM 编译器 6.0 是基于现代开源编译器架构 LLVM/Clang 设计的, 它汲取了 LLVM 里面的精华部分, 同时 ARM 加上了为之优化过的很多库, 最终在代码密度和性能之间取得了很好的平衡它的语法格式跟之前的编译器 5.0 是不一样的, 更符合 GNU 的语法规范目前主要适用于 ARM 最新的 64 位架构的处理器也是用来编译裸机嵌入式系统的程序固件或库, 它同样包含 armar armlink fromelf 等编译工具, 和表 1 1 中介绍的功能是一样的, 不同的是编译器 6.0 下的这些编译工具可同时支持 ARM 的 32 位和 64 位架构, 但只能编译成 32 位的应用特别要指出 armasm 这个编译工具, 它主要是用来支持原来编译器 5.0 中的汇编语法格式, 方便把之前 32 位 ARM 的汇编代码快速地在 64 位架构下编译运行如果项目需要重新写汇编程序, 则建议直接按照编译器 6.0 的语法格式来写, 然后用 armclang 进行编译 Armclang 可以用来编译 C/C++ 代码, 同时因为它还内嵌了一个汇编器, 所以也可以用来编译符合 GNU 语法的汇编程序如果是之前的汇编程序, 则要用 armasm 这里简单的举个例子来说明下 armclang 的使用方法 : 比如编译 C 代码 : armclang c O1 o hello_world.o xc std=c90 g hello_world.c 选项说明如下 : c: 告诉编译器只编译, 不链接 O1: 告诉编译器使用的优化选项 xc: 告诉编译器编译的源代码是 C std=c90: 告诉编译器 C 代码是符合 C90 规范的 g: 告诉编译器添加调试信息 o: 输出的目标文件名详细的使用方法请参照 ARM 的官方文档和 LLVM 官网 GNU 编译器 DS 5 的发行版本中还包含了一个开源的 GNU GCC 编译工具, 主要用来编译 Linux 内核 Linux 驱动程序上层应用和 Android 这些编译工具可以在安装目录的 DS 5/sw/gcc/bin 下找到, 也可以通过 Linaro 这个网站直接免费下载这些编译工具在 DS 5 的发行版中有 Linux 版本, 也有 Windows 版本, 具体由下载的 DS 5 是 Windows 版本还是 Linux 版本决定, 主要工具如表 1 1 所示, 可以在命令行或 DS 5 Eclipse 下使用这些工具来编译程序 4

5 DS 5 Streamline Streamline 是 DS 5 中的一个图形化性能分析工具它集成内核驱动程序目标守护进程和一个基于 Eclipse 的界面, 能将抽样采集到的数据转换成报告格式, 以可视化和统计表格的形式显示,

5 DS-5 概述第 1 章表 1 1 GNU 编译工具工具描述 arm linux gnueabihf ar arm linux gnueabihf as arm linux gnueabihf gcc arm linux gnueabihf g++ arm linux gnueabihf ld GNU 库管理工具 GNU 汇编器 GNU C 编译器 GNU C++ 编译器 GNU 链接器详细使用文档可参照 DS 5 安装路径下的 documents/gcc 1.5 DS 5 Streamline Streamline 是 DS 5 中的一个图形化性能分析工具它集成内核驱动程序目标守护进程和一个基于 Eclipse 的界面, 能将抽样采集到的数据转换成报告格式, 以可视化和统计表格的形式显示, 方便用户发现系统的资源利用状况和系统的瓶颈, 是一个很好的性能分析和优化工具 Streamline 使用内核级的硬件性能计数器以提供系统资源的精确表示, 除了可以显示 CPU 和 Cache 命中率分支跳转指令数等相关资源信息外, 还可以显示分析 Mali GPU 的信息, 如图 1 2 所示图 1 2 DS 5 的图形化性能分析工具 5

6 A RM DS - 5 实战开发从入门到精通 1.6 DS 5 硬件调试器 DSTREAM DSTREAM 是 ARM 官方开发的一款硬件调试工具, 可以在基于 ARM 设计的 CPU 上完成调试和跟踪任务, 允许调试软件通过 JTAG 或串行调试 SWD 硬件接口接到基于 ARM CPU 设计的开发板上进行调试, 也可以在不打断 CPU 执行的情况下获取指令和数据信息进行调试分析和代码优化 DSTREAM( 如图 1 3 所示 ) 这个硬件调试器主要包含 : DSTREAM 硬件调试单元 DSTREAM 硬件调试分析接口电源 USB 和以太网接口图 1 3 硬件调试器 DSTREAM ARM 还为 DSTREAM 这个硬件调试器提供了一系列硬件配置工具, 使用户可以配置和升级 DSTREAM, 包括 : Debug Hardware Config IP: 用于配置 DSTREAM 的 IP 地址 Debug Hardware Update: 用于更新 DSTREAM 的固件 6

7 DS-5 概述第 1 章 Debug Hardware Configuration: 用于探测和配置目标硬件调试单元, 获取相应的硬件配置信息并生成文件, 以便导入 DS 5 生成此设备的配置数据库但这个工具目前已被 DS 5 中集成的平台配置编辑器 (Platform Configuration Editor, PCE) 所取代, 我们会在后续章节中详细介绍 PCE 的使用 1.7 DS 5 的版本管理 DS 5 目前有 3 种版本 : 社区版专业版和旗舰版, 表 1 2 列出了这 3 个版本之间的详细区别, 可根据实际项目情况选择相应的版本表 1 2 DS 5 的版本比较社区版专业版旗舰版编译器 ARM 编译器 5.0 ARM 编译器 6.0 支持 ARMv7 A 调试最高支持 ARMv7 最高支持 ARMv8 裸板 RTOS aware 调试 ETM PTM ITM STM 信息跟踪 Linux Android 本地库和应用程序 Linux 应用程序的 Rewind 调试最高支持 ARMv7 系统系能分析最高支持 ARMv7 最高支持 ARMv8 性能图表显示受限函数剖析功能剖析和多核视觉显示功耗数据 Cortex M DWT/ITM 数据收集虚拟平台 Cortex A9MP4 FVP AEM ARMv8 A VE MP4 FVP 7

8 第 2 章 DS-5 的安装和启动 DS 5 本章主要介绍 DS 5 的安装需求安装步骤和如何在 Windows 或 Linux 环境下启动 2.1 主机系统需求要安装和使用 DS 5, 需要一台最低配置为双核 2GHz 处理器 ( 或同等配置 ) 和 2GB 内存的计算机建议 4GB 或更高的内存, 以提高调试大镜像文件或使用仿真模型时的性能整个 DS 5 安装大概需要 3GB 的硬盘空间, 屏幕的最低分辨率为 DS 5 支持以下 32 位和 64 位版本的系统平台和服务包 : Windows 7 Professional Service Pack 1 Windows 7 Enterprise Service Pack 1 Windows XP Professional Service Pack 3(32 bit only) ( 不建议使用, 微软已宣布不再维护, 所以以后版本将不再支持 ) Windows Server 2012(ARM Compiler 5 and 6 toolchains only) Windows Server 2008 R2(ARM Compiler 5 toolchain only) Red Hat Enterprise Linux 5 Desktop with Workstation option Red Hat Enterprise Linux 6 Workstation

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