6.1 調試和跟蹤特性簡介

不同Cortex-M處理器之間有若干區別。總結在表9中。

表9: 調試和跟蹤特性比較

       Cortex-M處理器的調試架構是基于ARM CoreSight調試架構設計的，它是個非常容易擴展的架構，支持多處理器系統。 

       表9列出的是典型設計需要考慮的。在CoreSight架構下，調試接口和跟蹤接口模塊是和處理器分離的。因此你采用的設備的調試和跟蹤連接和表9的可能不一樣。也可能通過添加一些額外的CoreSight調試組件來增加一些調試特性。

6.2 Debug connections調試接口

調試接口可以讓調試者實現

- 訪問控制調試和跟蹤特性的寄存器。

- 訪問內存空間。對Cortex-M系列處理器，及時當處理器運行時也可以執行內存空間訪問。這被稱作實時內存訪問。

- 訪問處理器核心寄存器。這只能當處理器停止的時候才可以操作。

- 訪問Cortex-M0處理器中微跟蹤緩存（MTB）生成的跟蹤歷史記錄。

另外，調試接口也會用作：

- Flash 編程

Cortex-M系列處理器可以選擇傳統的4到5個引腳（TDI, TDO, TCK, TMS 和可選的 nTRST）的JTAG接口，或者選擇新的只需要兩個引腳的串行調試協議接口，串行調試接口對有限數目引腳的設備是非常適合的。

圖 10: 串口線或者JTAG調試接口allows access to processor’s debug features and memory space including peripherals

       串行線調試協議接口可以處理JTAG支持的所有特性，支持奇偶校驗。串行調試協議被ARM工具廠商廣泛的采用，許多調試適配器兩種協議都支持，串行線型號共享調試接口上TCK和TMS針腳。

6.3 跟蹤接口

       跟蹤接口讓調試者可以在程序執行時實時的（很小的延時）收集程序運行的信息。收集的信息可以是Cortex-M3/M4/M7/M33支持的嵌入式跟蹤單元（ETM）生成的程序指令流信息（指令跟蹤），可以是數據跟蹤單元（DWT）生成的數據/事件/性能分析信息，或者是軟件控制數據跟蹤單元（ITM）生成的信息。

有兩種類型的跟蹤接口可用：

- 跟蹤端口（Trace port）– 多個數據線加上時鐘信號線。比SWV有更高的跟蹤帶寬，可以支持SWV的所有跟蹤類型加上指令跟蹤。Cortex-M3/M4/M7或者 Cortex-M33的設備上，跟蹤端口通常有4個數據線和一個時鐘線。（圖11）

- 串行監視器（SWV）– 單引腳線跟蹤接口，可以選擇性的支持數據跟蹤，事件跟蹤，性能分析和測量跟蹤。（圖 12）

圖 11: Trace port 支持指令跟蹤和其他跟蹤功能必要的帶寬

       跟蹤接口提供了在處理器運行的時候獲取大量有用信息的能力。例如嵌入式跟蹤單元（ETM）可以獲取指令運行歷史記錄，數據跟蹤單元（ITM）讓軟件產生消息（例如，通過printf）并利用Trace接口獲取。另外，Cortex-M3/M4/M7/M33支持數據跟蹤單元（DWT）模塊。

       - 可選的數據跟蹤：內存地址的信息（例如，地址，數據和時間戳的組合）可以在處理器訪問這個地址的時候采集

       - 性能分析跟蹤：CPU在不同操作任務使用的時鐘周期數（例如，內存訪問，休眠）

       - 事件跟蹤：提供服務器響應的中斷/異常的運行時間和歷史

圖 12: Serial wire viewer 提供了低成本，少引腳的跟蹤方案

       這些跟蹤特性被各種工具廠商廣泛采用，采集的信息也被以各種方式直觀的展現出來。例如DWT獲取的數據可以在Keil μVision調試器中以波形的方式展現出來（Keil微控制器開發工具的一部分）如圖 13所示。

Figure 13: Keil μVision 調試器的邏輯分析器

       雖然Cortex-M0 和 Cortex-M0+不支持跟蹤接口，Cortex-M0+支持叫做微跟蹤緩存的特性（MTB，圖14）。MTB讓用戶分配一小塊系統SRAM作為存儲指令的緩存，通常設置為循環緩存，這樣可以抓取最新的指令執行歷史并在調試器上顯示出來。

       這個MTB跟蹤特性也被Cortex-M23 and Cortex-M33支持。

圖 14: Cortex-M0+/M23/M33 的MTB提供了低成本指令跟蹤方案