[原创]DS5支持多芯片平台开发调试的利器-DTSL（入门篇）

July 27, 2014

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1 简介

以前的处理器芯片只有一个CPU核，通过JTAG调试相对比较简单，但是随着SOC系统越来越复杂，在一个芯片中集成多个CPU核，甚至是不同架构的多个Cluster。开发工具需要更为灵活的配置和足够的扩展性来适配不同的SOC，DTSL（Debug and Trace Service Layer）应运而生，提供了灵活的，强大的调试和跟踪功能。

DTSL是DS5底层调试协议软件，实现的功能包括调试平台的创建和配置，目标板的访问和调试控制，以及trace数据的控制和获取等。DTSL是基于Jython的描述语言，非常容易理解和修改实现所需要的配置和功能。比如可以支持不同SoC中CoreSight可以非常灵活配置；在设计阶段 FPGA上进行仿真时，不一定能够实现所有模块的功能，可以通过配置DTSL脚本来灵活配置。SoC的设计开发者还可以增加私有的调试模块，也可以通过DTSL的修改来进行控制。

本文将对ARM CoreSignt原理，DS5常用工具创建调试平台，调试和跟踪需要的文件以及常见问题和解决方法进行介绍，后续的文章中会介绍更多DTSL的细节以及更多的功能进行阐述。

2 Cortex和Coresight的debug和trace模块

CoreSight提供了SoC调试和跟踪的方案，从芯片设计来看，包括可配置的模块单元和相关的配置工具。主要是两大系列，分别是用于Debug和Trace，具体的可以参考CoreSight的相关文档，这里主要从创建和配置调试工具角度进行简要介绍。

CoreSight的每个模块和Cortex的每个核都可以用仿真器通过配置寄存器来进行控制和管理，这些寄存器是内存映射的，可以通过标准的memory操作的方式进行读写操作。每个CoreSight和Cortex的模块都有一个4KB的连续空间，基地址是非常重要的信息进行调试和跟踪相关的访问操作。

每个Cortex，都有对应的CSSoC的模块，分别对应Cortex的不同核的调试部分，这部分的文档和资料请参考ARM的架构手册（ARM Architecture Manual）。

CoreSight中用于debug的主要模块包括：

DAP – Debug Access Port，调试访问接口，DAP对外提供了标准的JTAG接口或者串行访问接口（SWD），SoC内部连接芯片内部的Debug总线APB和系统总线AHB/AXI，通过Trace总线可以访问Trace模块。
ECT – Embedded Cross Trigger，主要包括CSCTI和CSCTM。每个CTI有8个trigger输入和8个tigger输出，还包括4个双向channel和CTM互联，用于整个系统的互联；CTM是透明的通道互联模块，每个CTM包括4组channel接口，通过级联和广播的方式把Tigger系统级互通。

CoreSight中用于Trace功能的模块主要包括：

Trace源 – 主要包括CSETM，CSPTM，CSITM，CSSTM以及CSHTM。

ETM和PTM有同样的功能，产生压缩的指令执行信息，一般来说每个Cortex的核都有一个对应的ETM或者PTM。ETMv3（比如Cortex-A7）会获取CPU核的所有执行执行信息；PTM（Cortex-A15）和ETMv4只是获取执行执行路径，比如跳转指令，来提高trace的效率。

CSITM和CSSTM获取一些事件信息，ITM用于软件事件，比如其他模块可以操作ITM的寄存器来产生事件；STM用于捕获硬件事件。

CSHTM获取AHB的交换数据，很少使用，并且在DS5的5.18版本已经取消了对HTM的支持。

Trace链 – 主要包括Funnel（CSTF）和Replicator（CSREP）。Funnel用于复用多个Trace源的Trace信息，每个Funnel最多有8个输入端口，每个端口需要独立使能，Funnel可以进行级联来支持更多Trace源，一般来说，一个Cluster对应一个Funnel；Replicator是把Trace源进行复制，用于链接不同的Sink端。
Trace Sinks – Trace信息的接收端，主要包括CSETB，CSTPIU和CSTMC。

ETB提供一个片上缓存，一般比较小，只有4K-16KB，trace信息会被覆盖。

TPIU提供了trace的接口，可以用DSTream来进行外部Trace缓冲，DSTream提供过了4GB的缓冲空间。

TMC包括CSETR和CSETF，ETR类似于ETB，但是不是独享的buffer，可以把Trace信息存到系统中的其他内存空间，比如外部DDR空间；ETF是个FIFO，用于缓冲突发的Trace数据，一般是16KB。

Cortex的调试和CoreSight的模块在每个SoC中是不同的，DTSL的强大就是对所有基于ARM的SoC都可以进行通过几个工具生成配置文件，简单的修改来实现灵活的调试和Trace功能。

3 关键文件和工具

在DS5中，针对不同的SoC架构，需要一些配置，主要涉及到如下三个文件：

3.1 SoC配置文件xxx.rvc

根据SoC系统的不同，会对应不同的配置RVC文件，主要包括每个debug和trace模块的信息，索引和基地址等，DTSL的脚本会解析rvc文件的内容，然后针对特定的SoC进行底层的访问和控制。

3.2 调试描述文件project_types.xml

生成RVC文件以后，可以通过cdbimport或者DS5的图形界面生成调试描述文件，用于DS5的UI界面和底层的交互入口。

3.3 DTSL描述文件dtsl_config_script.py

这个文件也是工具生成的，是DTSL的核心，基于Jythong。在生成的过程中，由于rvc只有每个CoreSight的模块的信息，但是没有模块之间怎么链接的信息，由于信息不足的原因，在生成py文件的时候会做出一些假设，根据SoC的拓扑架构不同，功能需求不同，需要手动查看或者修改来适配SoC的实际情况。