CN101286129A - 嵌入式系统调试 - Google Patents

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variable
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Abstract

本发明涉及嵌入式系统调试。根据本发明的数据处理系统,包括:中央处理器;耦合到所述中央处理器的第一存储器,用于存储变量数据值;耦合到所述中央处理器和存储器的事件引擎,以实时监控至少一个变量数据值,并基于所述至少一个变量数据值来确定事件的发生;以及耦合到所述中央处理器和所述事件引擎的调试模决,用于实时接收所述至少一个变量数据值,以执行程序的实时调试。

Description

嵌入式系统调试
技术领域
本发明涉及对程序进行实时调试。
背景技术
用于定位并消除数据处理系统的程序中的缺陷或故障的调试及开发工具是公知的。在过去,在程序正常操作的同时,调试工具能够监控相关的存储器,这被称为“实时”调试。为确定程序是否在正确地工作,实时调试使得在程序执行过程中能够进行数据变量监视。
最初,在计算机的主板上执行调试程序。由于程序和处理系统均在速度和复杂度方面增加了,在调试操作期间要监视的数据及变量的大量增加超过了处理器的处理能力和/或数据总线的输出,以至于不允许从计算机止运行的软件进行实时调试。响应于此,已将对数据变量的监控限制为仅当代码不运行或被有意地停止时才获得变量更新。调试工具通常使用断点来实现此目的,断点在特定事件发生时将程序执行暂停。然后可以在断点处检查由程序生成的数据变量。这引出了一个问题:当程序被暂停时,其可能与在正常操作期间的行为不同。此外,这给调试能力造成了严重的制约,因为在断点之间不检查数据变量。
当有必要进行实时调试时,使用相对昂贵的外部硬件。外部调试设备具有足够的处理器速度以及足够快的数据总线,以实现实时调试。许多处理器系列不具备提供实时变量监控或调试的能力。因此,存在对仅使用标准调试软件及数据处理系统本身来实时调试复杂程序的能力的需求。
发明内容
本发明涉及一种数据处理系统,包括:中央处理器,用于执行指令以实现基于事件的程序;耦合到所述中央处理器的第一存储器,用于存储由指令为程序的变量产生的变量数据值;耦合到所述中央处理器和存储器的事件引擎,以实时监控至少一个变量数据值,并基于所述至少一个变量数据值来确定事件的发生;以及耦合到所述中央处理器和所述事件引擎的调试模块,用于实时接收所述至少一个变量数据值,以执行程序的实时调试。
附图说明
在附图中:
图1是具有根据本发明的事件引擎的数据处理系统的示意图。
图2是图1的事件引擎的示意图。
具体实施方式
本发明提供了一种以可配置方式获得实时变量更新的手段,以使得能够进行数据处理系统的实时调试。本发明如下地实现这个手段:通过使用基于事件的软件应用的事件引擎来监视预定事件的发生,该预定事件驱动该软件的事件处理器来调用适当的用于处理该事件的函数。然后表示事件发生的消息可被发送到数据处理系统中的至少一个其他组件。通过监控该程序的变量值并确定所述变量是否表示事件的存在来实现对事件的确定。这些变量可以是相同的变量,其值将会作为调试操作的一部分而被监控。数据处理系统可以是如在许多电子设备(例如汽车、PC、家用电器或使用计算机的任何其他设备)中的任何一个中使用的数据处理系统。
应用了本发明的设备将通常包括一个或更多个执行该设备的操作的组件。通过使用能够令设备的内部组件之间和/或外部组件与电器的一个或更多个内部组件之间方便地通信的软件架构,各种组件可以与该设备通信以扩展设备的能力、功能以及可用性。
基于事件的软件架构可以是任何具有或不具有相应硬件的程序,其中该程序的流程是由用户动作或程序中的消息或来自其他程序的消息来确定的。在2006年12月21日公开的公开号为WO 2006/135726,标题为″SOFTWAREARCHITECTURE SYSTEM AND METHOD FOR COMMUNICATIONWITH,AND MANAGEMENT OF,AT LEAST ONE COMPONET WITHINA HOUSEHOLD APPLIANCE″的文件中公开了一种合适的基于事件的软件架构。
在软件架构(″SA″)的这个特定示例中,SA是在电器上的连接电器的各种物理组件的内部通信网络上实现并在其上进行通信的。
一些物理组件具有相应的控制器(主控制器、电机控制器、用户接口等等),其可能是安装在印刷电路板上的简单的微处理器。其他组件不具有控制器。通常,那些具有控制器(如果多于一个,则通常还具备网络功能)的组件通过网络消息收发或其他形式的数据传输来进行协作,以直接地或通过其他组件间接地控制所有组件及其包含的或附加的设备的操作,以实电器的操作或循环。
SA可以但不必须驻留于每个具有控制器的组件上。具有SA或符合SA的SA变体(通过发送、接收及处理分组的能力来确定是否符合)的那些组件形成网络上可以与其他节点通信的节点。
SA执行多个功能:识别对应于网络节点的每个组件;识别网络的已识别组件的能力或功能;识别所述网络组件的状态;为每个组件提供被明确定义的命令接口;提供内部软件组件与不属于SA的一部分的外部软件组件之间的通信;以及提供不同物理组件上的非SA软件组件之间的通信。按此方式,SA负责向网络上的所有节点通知其他节点的存在、能力以及状态。
SA包括多个模块,每个模块具有不同的功能。模块的各种组合或所有的模块可以驻留于每个组件之上。具有本发明的基本或核心功能的一个模块驻留于所有组件之上。在一种预期配置中,所有模块至少驻留在主控制器上,在其他节点以控制器SA的客户关系行使其功能的情况下,使该主控制器行使主SA或控制器SA的功能。在这样的配置中,所有节点将通过控制器SA通信。
该SA足够强大,能够允许没有控制器SA或有多个控制器SA的配置。无论配置如何,任何具有驻留SA的组件都可以充当针对其他组件的客户。内部通信可以直接地、或通过外部网络连接到一个或更多个外部组件。外部组件也会具有一个、一些或所有SA模块驻留于其中。
本申请所描述的在内部和外部组件和/或组件的任意组合之间的所有通信都可以通过本申请所公开的软件和网络结构来实现。
该软件架构优选地被配置为与至少一个驻留于每个组件中的软件单元一起生成多个消息,且被配置为使得能够在组件之间传输所述多个消息中的至少一个。所述消息可以为组件间的双向通信而被传输。所述消息可以包含命令消息。命令消息可以包含事件消息,该事件消息指示某个事件已经发生,响应于该事件,可以要求调用软件的特定功能或模块。
图1例示了根据本发明的、并且如先前所述可在网络中实现的、或作为独立设备实现的数据处理系统10。数据处理系统10可以具有对数据处理系统10来说通用的任意数量个元件,并且不会被详细描述,除非为了全面理解本发明而需要被详细描述。数据处理系统10包括中央处理器(在此称作CPU 12)、存储器16以及外部总线18。数据处理系统10还可以被配置使得外部存储器24可以被连接于其上。外部存储器24可以是任意类型的通用外部存储器,例如USB设备或闪速存储器。数据处理系统10还包括事件引擎20以及调试模块30。
数据处理系统10的各种组件由多条总线互连,这些总线使得能够在这些组件之间进行数据通信。数据处理系统10的示例是主控制器或主板。系统内发送的所有消息优选地具有相同的格式。每条总线提供单向或双向的数据通信。CPU12通过主通信总线40耦合到存储器16,主通信总线40可以既包括数据总线又包括地址总线以传输相应的存储位置的值。CPU 12还通过CPU事件通知总线42耦合到事件引擎20,并通过CPU调试总线44耦合到调试模块30。事件引擎20通过事件监控总线50耦合到主通信总线40,并通过调试事件通知总线52耦合到调试模块30。事件引擎20和调试模块30分别通过事件总线60和调试总线62耦合到外部总线18。外部总线18被配置为连接到任意数量的外部设备(未示出),例如通过串行端口、以太网端口、JTAG接口等等。外部存储器24通过外部存储器总线68耦合到主通信总线50。
CPU 12能够执行各种指令以实现基于事件的程序。所述指令为多个与程序相关联的变量生成各种变量数据值。变量的这些变量数据值被存储在或写到存储器16中。它们还可以被存储在外部存储器24中,作为存储器16的备份副本。主通信总线40使CPU 12能够从存储器16中读取数据并将数据写到存储器16中。外部存储器总线68耦合到主通信总线40,使得CPU 12可以在将变量数据值写到存储器16的同时将变量数据值写到外部存储器24。
调试模块30被用于通过调试总线62与外部总线18传递数据。连接到其上的外部设备可以出于调试目的而与调试模块30相接。适合的调试接口包括但不限于当前的JTAG和BDM标准。作为另一种选择,可以将适合的调试接口构造成外部总线18的一部分。
事件监控总线50被配置为使事件引擎20能够直接从主通信总线40读取数据。换言之,事件引擎20能够“检查”所有通过主通信总线40的数据。在这种检查期间,事件引擎查找感兴趣的变量数据值。通常,事件引擎将查找变量数据值的变化。为此,一种方式是查找来自CPU的改变存储器16中的特定变量的变量数据值的写命令。变量数据值的变化可能代表某种事件,基于事件的程序将以调用适当的函数或子例程来响应这个事件。如果是并且所述变化确实代表一个事件,那么事件引擎20可以分别经由CPU事件通知总线42和/或调试事件通知总线52向CPU 12和/或调试模块30发送消息。这些消息可以同时被广播到CPU 12和调试模块30。
现在参照附图2,为了完成事件识别以及消息发送,事件引擎20包括事件处理器70、存储器堆72以及数据采集应用程序接口(在此被称作DAQ 74)。事件处理器70发送和接收所有从事件引擎20发出和指向事件引擎20的消息。接收的消息可包含用于配置事件处理器70的信息,以向某些组件发送事件通知消息。例如,调试模块30可以经由调试事件通知总线52向事件处理器70发送消息,以订阅特定事件,该事件告诉事件引擎该事件的变量被关注并且应当被监视。这样的消息将指示事件处理器70当由特定消息所指定的事件发生时就向调试模块30发送该消息。类似的是,CPU 12能够经由CPU事件通知总线42订阅特定的事件。
调试模块30可以被配置为要么通过数据处理系统10中的软件或硬件要么通过外部设备订阅至少一个特定事件。外部设备可以连接到外部总线18,并通过调试总线62将消息发送到调试模块30,指示调试模块30订阅某些事件。外部设备可以是用户操作的设备,例如PC。优选的是,调试模块30还可以通过向事件处理器70发送适当的消息来为CPU 12订阅特定事件。
存储器堆72包括存储有多个单元的存储器,这些单元对应于由事件处理器70经由存储器堆存取总线80配置的事件数组。每个事件在存储器堆72中是由存储器16中指向相关的变量数据值的位置的指针、存储器16中变量数据值的当前值、事件运算符以及运算符参数来定义的。在一些情况下,事件可以具有多个运算符或参数。开发者可以使用几个事件运算符。示例包括:正在变化的、大于、小于、等于、死区过滤、位屏蔽、两个或更多事件通过逻辑表达式的链接,等等。附加的运算符可被设计为在运行时控制存储器堆72,并且可以负责清除事件、增加事件、打开/关闭外部通知、获得事件、获得事件数据,等等。参数优选地是数值,例如数字“5”。
事件处理器70可以使用存储器堆存取总线80在任意时刻检查存储器堆72,以查看事件的发生。例如,事件处理器可以对存储器堆72的每个单元进行迭代,或者可以在特定单元的变量数据值变化时检查该单元。此外,事件处理器70可以从存储器堆72经过事件总线60向外部总线18发送数据。按这种方式,存储在存储器堆72中的数据可被发送到外部设备。优选的是,事件总线60用于从存储器堆72向连接到外部总线18的PC发送数据,用于实时数据传输用途而与调试无关。这样的用途的一个示例将会在数据处理系统10连接到外部设备的情况下出现,以对该外部设备进行操作。
针对感兴趣的变量数据值,DAQ 74经由事件总线50对主通信总线40进行监控,并且可以将这些变量数据值提供给存储器堆72和事件处理器70。事件处理器70可以指示DAQ 74使用DAQ总线84针对与至少一个或更多个特定事件相关的数据对主通信总线40进行监视。DAQ 74可以由事件处理器70配置为监视与特定变量数据值相关的数据的出现,并且DAQ 74可以使用存储器堆存储总线82有选择地将所述数据存储在存储器堆72中。DAQ 74通过比较主通信总线40上识别出的变量数据值与存储在存储器堆72中的变量数据值来实施这些操作。对于特定事件,如果DAQ 74检测到主通信总线40上的变量数据值与存储器堆72中存储的变量数据值不同,DAQ 74将新的变量数据值存储到存储器堆72中的用于该相关事件的数组中。同时,DAQ 74将向事件处理器70发送变化信号,该信号表示变量数据值的变化。
当事件处理器70接收到来自DAQ 74的变化信号时,事件处理器70将检查存储器堆以确定是否出现了事件。事件处理器70可以在向存储器堆74写入变化后的变量数据值之前检查存储器堆72。按此方式,事件处理器70既可以使用存储器堆72中的值又可以使用变化后的值来确定是否出现了事件。事件处理器70通过对相关的变量数据值相对于事件运算符和参数进行逻辑检查,来实现所述确定。当求得事件条件值为“真”时,根据是否每个组件都已经订阅了特定事件,生成通知消息并将该消息广播到调试模块30和/或CPU 12。这些消息可以包含表示该特定事件的数据、检测到的变量数据值、和/或由订阅者请求的任何其他信号。例如,事件可能具有“大于”运算符以及值为10的参数,并且调试模块30可能订阅了该事件。然后事件处理器70将对与该事件相关的存储器堆72中的变量数据值进行逻辑测试,以了解其是否大于10。如果变量数据值大于10,事件处理器70将向调试模块30发送包含与事件相关的所有数据(指针、运算符、参数以及变量数据值)的消息。
除了为基于事件的程序查找事件之外,事件引擎可被调试模块30用来实时监控变量数据值,以具备标准调试能力。调试模块30可以请求事件处理器70监控某些变量并提供他们的变量数据值。然后,每当发生任何事件时,事件处理器70将发送消息,使得调试模块30能够通过调试总线62仅使用最小带宽输出实时变量数据值。实现了此目的的原因是,仅当变量数据值满足期望事件的准则时,事件引擎70才输出这些变量数据值。这为调试模块提供了实时数据值而无需全面的存储器转储(memory dump)。在保持内嵌于数据处理系统10的硬件中的同时,事件引擎通过跟踪感兴趣的变量数据值——其通常是所有变量数据值的子集——并通过专用总线发送那些值的变化,能够为调试模块提供实时的变量数据值。这使得能够进行实时的调试,这在许多处理器中目前尚未实现。
调试模块30还可以被配置成使得某些事件会触发断点,断点将暂停程序执行并启用存储器转储。然而,存储器转储总线不能将实时变量数据值发送到调试模块30,因为那将需要存储器转储总线所不支持的极大的带宽。
虽然连同某些具体实施方式对本发明进行了具体描述,应当理解的是,这是以例示而不是限制的方式进行的描述。在不脱离本发明的精神的情况下,可以在前述的公开及附图的范围之内进行合理的变化和修改,这将在所附权利要求书中限定。

Claims (17)

1、一种数据处理系统,包括:
中央处理器,用于执行指令以实现基于事件的程序;
耦合到所述中央处理器的第一存储器,用于存储由指令为程序的变量产生的变量数据值;
耦合到所述中央处理器和存储器的事件引擎,以实时监控至少一个变量数据值,并基于所述至少一个变量数据值来确定事件的发生;以及
耦合到所述中央处理器和所述事件引擎的调试模块,用于实时接收所述至少一个变量数据值,以执行程序的实时调试。
2、根据权利要求1所述的数据处理系统,进一步包括将所述中央处理器耦合到所述第一存储器的第一通信总线,并且所述事件引擎监控通信总线上的至少一个变量数据值。
3、根据权利要求2所述的数据处理系统,其中所述事件引擎针对所述至少一个变量数据值的存储器写命令对所述通信总线进行监控,以确定所述变量数据值的变化。
4、根据权利要求2所述的数据处理系统,进一步包括耦合到所述事件引擎的第二存储器,用于存储所述至少一个变量数据值。
5、根据权利要求4所述的数据处理系统,其中当所述中央处理器在通信总线上发送用于所述至少一个变量数据值的写命令时,所述事件引擎存储所述至少一个变量数据值。
6、根据权利要求5所述的数据处理系统,其中所述事件引擎为所述至少一个变量数据值中的每一个存储运算符和参数。
7、根据权利要求6所述的数据处理系统,其中所述事件引擎将所述运算符和参数相对于所述至少一个变量数据值进行测试,以确定是否出现了事件。
8、根据权利要求1所述的数据处理系统,其中所述至少一个变量数据值是预定的变量数据值。
9、根据权利要求8所述的数据处理系统,其中所述预定的变量数据值是用户选择的变量数据值。
10、根据权利要求8所述的数据处理系统,其中所述预定的变量数据值是由所述调试模块确定的。
11、根据权利要求1所述的数据处理系统,进一步包括耦合到所述事件引擎的外部通信总线,以从所述数据处理系统外部实时提供变量数据值。
12、根据权利要求1所述的数据处理系统,进一步包括将所述第一存储器耦合到所述调试器的第二通信总线,其中所述第二通信总线不足够快因此不能实时提供所述变量数据值。
13、根据权利要求1所述的数据处理系统,其中所述事件引擎监控多个变量数据值。
14、根据权利要求1所述的数据处理系统,其中所述事件引擎包括数据采集引擎,该数据采集引擎针对与所述至少一个变量数据值相关的数据对所述通信总线上的数据进行监控。
15、根据权利要求14所述的数据处理系统,其中所述数据采集引擎确定所述至少一个变量数据值的变化并输出变化信号。
16、根据权利要求15所述的数据处理系统,进一步包括耦合到所述数据采集引擎的事件处理引擎,以接收所述变化信号并确定所述至少一个变量数据值的变化是否为事件,并在确定是事件时发出事件信号。
17、根据权利要求16所述的数据处理系统,其中所述事件处理引擎通过将所述至少一个变量数据值相对于预定的运算符和参数进行逻辑测试来确定事件。
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