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1、基于CCS的嵌入式实时系统软件开发与调试田黎育实时调试的挑战nDSP程序常见的错误程序跑飞，死机程序跳转不正确数据被修改指针问题、堆栈溢出nDSP实时程序的特点：与通用OS的应用程序比较（1）至少存在一个中断，即有时限（2）DSP系统是嵌入式系统，用户管理memory map。（3）数据IO程序+数据处理程序：并行n可能的硬件平台的问题给软件带来的麻烦n调试：debug调试就是通过理解理解系统行为行为(运行运行)，让系统实现其正确的功能的过程。n在调试时，我们试图根除导致系统出现未预期行为未预期行为的根本原因根本原因。为了理解其根本原因，我们需要理解理解系统的运行运行情况。n我们需要理解系统在
2、做什么-不是我们认为系统应该做什么,也不是另外什么人说系统在做什么-而是系统实际上在做什么。n如果我们不理解系统，就不能指望改动系统让它完成我们想做的事情。而且，我们所做的任何改变系统行为的事情，都有破坏另外一些事情的危险；也可能因为改动而带来了更多的bug。什么是“调试”输入输出调试的过程n调试的一般过程（1）识别问题（加断点对timer计数的影响）（2）收集信息logging：（收集什么信息？造成输出错误的直接直接输入信息，逐级tracing）（3）分析收集的数据，定位bug；（4）修改bug。n可控性&可观测性：来自软件工程的概念，其中可观测性是软件、硬件调试的基石。调试的手段n静态调试
3、：单步执行；设置断点；观察变量；观察寄存器和存储器值；修改变量、寄存器和存储器的值；运行一段程序；“必须掌握的基本技能”n动态调试：实时记录、观察数据；RTDX条件断点；论述“调试”的书籍nThe Science of Debugging,Matt Telles.程序调试思想与实践，中国水力水电出版社-bug 是系统逻辑的奴隶nDebugging Application,John Robbins,Microsoft Press,2000 主要针对windows程序调试中文名:应用程序调试技术n软件调试思想:Robert Charles Metzger嵌入式实时系统程序的分类n简单地，可以分为(
4、1)数据处理的程序：各种算法的实现；与硬件相对无关(2)数据传输的程序：与硬件紧密相关；中断、中断、DMA：提高数据传输效率的 两种“古老”而有效的手段n两种程序的开发时间：数据链路层次（1）CPU核nDSP的寄存器和运算单元之间的数据链路多数据链路层次（2）DSPn片内存储器n片外存储器接口：EMIF,HPI/XBUSnDMAn中断n其它外设：时钟，串口数据链路层次（3）板级数据链路层次（4）板间Compact PCI 总线脉冲压缩板C6701 C6701C6701 C6701C6202AD预处理板ADC C6202ADC C6202DSP板并口串口C6202CPU板定时板C31某 信号处理
5、系统框图系统定时信号数据链路层次（5）系统间其实是一个雷达系统的子系统之间的数据链路。再进一步：这个雷达系统可以组网，利用通信系统给决策单位提供信息，进行后数据处理，做出决策总之，要对数据链路有一个清晰的各级层次的传输图C6000的中断（1）n三个概念:(1)中断源（Interrupt source）：即中断事件，32个(2)中断选择号（Interrupt Selection Number）：5bit(3)中断(Interrupt)：12个可屏蔽NMI（No.1）+RESET（No.0）RTDX（No.3）n中断寄存器的设置：中断源通过中断选择子（Interrupt Selector）“映射”
6、到CPU的中断上，并可通过外中断极性设置寄存器设置EXT_INT4EXT_INT7的中断极性（即中断地触发时刻）C6000的中断（2）n中断服务程序：map1：IDRAM 0 x0000 x200 0 x200=16*32;16个中断，每个中断的8条指令；n二次跳转:中断服务程序的任务实现超过8条指令时，跳转到真正处理中断的子程序_INT4:.asg 4,vec stw .d2 b0,*-b15|mvk (_isr_jump_table+vec*4),b0 mvkh (_isr_jump_table+vec*4),b0 ldw .d2 *b0,b0 nop 4 b .s2 b0|ldw .d2
7、 *b15+,b0 nop 5C6000的中断（3）n二次跳转的实现：（1）中断跳转表：isr_jump_table 全局变量（2）“挂”中断：void intr_hook(void(*fp)(void),int cpu_intr);n 来源：tic6000evm6xdsp 库函数，头文件，源文件v1.2 有；v2.0 只含头文件C6000的中断（4）n中断嵌套进入中断后，GIE0允许中断嵌套的设置n中断重入打乱时序关系，应该尽量避免IRPBak=GET_REG(IRP);CSRBak=GET_REG(CSR);IERBak=GET_REG(IER);INTR_DISABLE(CPU_INT6
8、);INTR_GLOBAL_ENABLE();.INTR_CLR_FLAG(CPU_INT6);INTR_GLOBAL_DISABLE();SET_REG(IRP,IRPBak);SET_REG(CSR,CSRBak);SET_REG(IER,IERBak);写C6000中断程序n一般来讲，嵌入式系统是中断驱动的系统，另外还有数据流驱动的嵌入式系统(Windows：事件驱动)典型的结构：main函数中初始化While循环等待中断到来，在中断处理程序中进行真正的数据处理n中断之间的关系：同步关系：中断的触发次数成比例异步关系：。因果关系：一个中断触发其他中断，可看作是同步关系中的一种特例n基于以
9、上关系的中断间的数据共享模式：乒乓模式：采数中断处理中断，同步中断关系圆周buffer：串口中断处理中断，异步中断关系共享memory：传数中断DMA结束中断，因果关系C6000的DMA（1）nC6000的DMA控制器在CPU结构中的位置，确定DMA的数据链路：编程时考虑效率XB,PBC,EMIF,DMC,PMC*其中和PMC的连接是单向的，只能向程序存储空间写入（723数采例子，软硬件bug定位）n4个DMA通道1个辅助DMA（HPI/XB）C6711/C6211/C64XX，16 EDMA通道n复杂的传输模式：满足不同的数据传输应用单通道分割，多帧传输，自动初始化，传输完毕后触发中断.C6
10、000的DMA（2）n由于DMAC的位置，某些存储区之间的数据搬移要通过中间的buffer（一般为IDRAM)实现，否则时间消耗大。如双口和SBSRAM的数据传输，2次DMA的时间小于一次直接DMA的时间；2次DMA传输中的第二次传输的启动一般是靠第一次DMA完成后产生的软件中断触发的n用DMA实现MemoryCopy和MemorySet；片内的MemorySet可以有更快的方法，优化nDMA的优先级：可设，但默认DMA0最高如果高优先级DMA启动时，低优先级DMA没有完成时，要将低优先级DMA的操作挂起，等完成高优先级DMA后，继续完成。所以系统中有几个DMA同时发生时，要根据数据数据的重要
11、性的重要性和数据传输处理的顺序数据传输处理的顺序选择合适的DMA通道。nDMAC通用管脚在调试中的使用：发光二极管C6000的TimernDSP时间的最细刻度：主频n利用时钟（中断）为系统提供的各种时间,起到计时器的作用中断发生的间隔时间可设：1ms计算时间间隔精度：1usn利用计时器防止等待超时nTIMER测试程序时间的两种方法:中断法；直接计数法（无中断开销）。一个AD板的例子Q路视频信号双口中断内PRT中断AD_IAD_QI路视频信号EPLD+FIFO开关网络C6202_1C6202_2控制信号256K*32bitSBSRAM256K*32bitSBSRAM16K*32bit双口RAM1
12、6K*32bit双口RAMVTIDP中断GRIDP中断外PRT 中断双口中断CPCI总线图1 AD板硬件简要框图清FIFO信号AD板的中断小结调试经验1n可中断程序的编写：应用条件-核循环的并行指令数不小于6SPRA534 Writing Interruptible Looped Code For The TMS320C6x n调试中数据的存储和显示：系统级调试 中的重要性重要性CCS的显示工具，Matlabn定点DSP实现浮点运算的考虑调试经验2一次新增的调试代码不能过长：便于新的bug定位防御式编程:例：723解模糊程序边界条件 对感兴趣的事件做记录：放到片外ram；某些计数记录在halt
13、运行后更新时可能有/1的误差CCS添加断点的注意：run前，running中if(Cnt1000)nop_debug（）;audio例子运行时，设置断点的现象窗口刷新的影响：application的非实时随时关心程序运行时间：使用timer测量时间，中断法/非中断法注意数组的越界和指针的使用：中断向量表被修改，程序就会跑飞调试经验3关于全局变量和局部变量：bug例：723程序，MTD子函数设置256字的大数组，修改中断向量表volatile 关键字：其它任务中可能修改const关键字：关于中断嵌套观察中断间的同步关系程序跑飞:不要惧怕程序“死了”、“跑飞”，万事皆有原因万事皆有原因；对编程环境
14、编程环境的基础知识熟悉。程序跑飞绝大多数是中断向量表被修改“快”与“慢”，“大”与“小”：调试经验4n选择高级的优化不会造成程序错误，如果有错误，是自己程序的问题。（例：最初接dqy的 DSP板 程序，局部变量-全局变量，堆栈）n设计小实验进行某些验证：语法，设想。例子：PM数据改变，怀疑硬件问题，结果设计DMA改写PM，不排除软件的bug；培养工程动手能力，想一想-试一试，nFar型数据：truncated错误nCCS不支持中文目录n节拍节拍节拍节拍：处理帧、时间粒度n改变某部分后出了问题，就是改的部分有bug调试经验5nRestart go main跑飞和reloadgo main跑飞的原
15、因：（1）GIE为1和IER的某些位为1（2）发生了某些中断或IFR某些位为1（3）中断向量表未初始化。要运行run time load 后才初始化。发生中断后，读取中断向量表的值是乱数。（联系那个 设置大数组的 调试例子）n中断处理的超时错误计数器在停止（halt命令）后加1JTAG对实时时序的影响调试小结n应用工程师：实现层次程序员在调试时医生与警察n未能实现功能观察现象（错误的结果）n注重相关的基础知识的掌握：编程环境错误结果原因并非一目了然正确结果定位监测记录改正往往不难实现硬 软硬件平台的测试n自己开发的硬件平台，在交付软件开发工程师之前，应该做测试。以便于硬件bug和软件bug的定位。n主要的测试内容：数据IO，数据处理n测试方法：（1）时间足够长，1hour以上（2）数据IO：DMA，CPU核和各个外设通讯（3）数据处理：FFT，充分使用各个运算单元Ending n要客观世界可“控制”，可“利用”，你需要先深刻地理解客观世界的运行规律。然后，在种种规律（也可理解为“限制”）的前提下实现你的想法。n调试例子解析