在Vitis中调试ARM可信固件和U-boot

本文来自 XILINX 产品应用工程师Stephen MacMahon

在本篇博文中，我们将探讨如何在 Vitis 中调试 Zynq UltraScale 器件启动镜像。这些启动镜像包括 ARM 可信固件 (ATF) 和 U-boot。

本篇博文乃是系列博文中的一篇，此系列博文旨在探讨如何在 Petalinux 镜像中调试各种组件。 (更多系列博文请持续关注公众号文章推送)

启动镜像调试是任何定制板启动过程中不可或缺的一环，希望本篇博文能够帮助用户完整完成定制板启动镜像的调试工作。即使您使用的是开发板，本篇博文也将能够提供有关启动镜像在 Zynq UltraScale 器件上的工作方式方面的诸多实用见解。

启动镜像的生成途径多种多样。用户可以使用 PetaLinux/Yocto，或者也可以从 GiT 源代码手动构建镜像。本文将演示如何使用 PetaLinux 2020.1 来为 Zynq UltraScale 器件创建启用调试功能的启动镜像。

PetaLinux 流程：

在此次演示中使用的是 ZCU104 板，但其中步骤应适用于所有 Zynq UltraScale 器件。

在 images/Linux 文件夹中提供的 u-boot.elf 不具有在 Vitis 中进行调试所需的符号信息。因此，我们将使用 PetaLinux 内的工作目录下的 u-boot 二进制文件。

并且 PetaLinux 移除了其中间文件以节省磁盘空间，因此我们需要在 PetaLinux 工程中禁用此功能。

下列步骤演示了用户如何获取启用调试功能的 ATF 和 U-boot：

petalinux-create -t project --template zynqMP -n linux_image
cd linux_image

注: 很遗憾，在 PetaLinux 存在 1 个已知问题，即无法将 debug=1 传递到此处的 makefile。用户可以使用此处所述的变通方法来手动添加该值。

用户还应注意 TMP 目录：

退出“配置 (Config)”屏幕并单击“Save”以保存。

如上所述，PetaLinux 提供的 u-boot 可执行文件不具有调试所需的符号信息。用户可以通过修改 build/conf 文件夹下的 local.conf 文件来阻止 PetaLinux 移除中间构建文件。

创建任何构建时都会创建 build 文件夹，因此我们可以执行 petalinux-build，随后使用 Ctrl + c 在创建此文件时停止操作。打开 local.conf 文件并注释掉以下行：

现在，只需构建启动镜像并使用 PetaLinux 创建可启动镜像 (BOOT.BIN) 即可

petalinux-build -c bootloader

完成构建后，将 u-boot 重命名为 u-boot.elf 并从 tmp 文件夹复制到 images/linux 文件夹中：

下一步，使用 PetaLinux 创建可启动镜像 (BOOT.BIN)

cd images/linux
petalinux-package --boot --u-boot

作为完整性检查，我们还可测试可执行文件以确认其中包含符号信息：

在 Vitis 中执行调试：

我发现调试启动镜像最简单的方法是将启动镜像加载到 SD/QSPI 上，并在运行目标上执行调试。

启动 Vitis 并关闭欢迎屏幕。

创建新的“调试配置 (Debug Configuration)”：

双击“单应用调试 (Single Application Debug)”：

将“调试类型 (Debug Type)”设置为“连接到运行目标 (Attach to Running Target)”：

注: 由于我当前使用远程连接，因此还需一并设置远程连接。

选择“应用并调试 (Apply and Debug)”。这样即可打开调试透视图。

您可以看到其中 Cortex A53 正在运行（我们的启动镜像）。

重定位前的调试：

展开赛灵思软件命令行工具 (XSCT) 窗口。

我们要在其中将符号文件传递给 Cortex A53 #0 以供 ATF 和 U-Boot 使用。

在 XSCT 中使用 memmap 命令设置符号文件：

然后即可在 ATF 和 U-Boot 中添加中断点。

我将 ATF 中的中断点设置在 bl31_main，将 U-boot 中的中断点设置在 board_init_f:

如果将板掉电并重新上电，则会在 ATF 中看到中断点被命中。

随后，用户可以执行恢复 (resume)、单步进入 (step into)、单步跳过 (step over) 等：

用户可以单步执行此处代码。例如，用户可以使用其中的 setup_reloc 功能来查找 uboot 重定位地址（或者使用 bdinfo）。

重定位地址因用户而异，我这里的重定位地址为 0x77DE5000。

重定位后的调试：

uboot 代码将对自身进行重定位，由于我们已映射符号文件存储器，因此，该重定位地址是错误的。

由此导致我们需要传递重定位地址以便调试器能够对此进行补偿：

让我们使用 board_init_r 功能。

这是重定位后处理功能：

重定位后，board_init_r 地址将变为 0x77DE5000 + 0x801A880 = 0x7FDFF880。

如果我在 board_init_r 处添加中断点，即可看到实际地址符合预期：

如果此时掉电并重新上电，则将命中 ATF 中的中断点，并且此时还会命中重定位后的 U-boot。

审核编辑：汤梓红