调试例外处理过程 - 基于龙芯一号IP核的EJTAG调试

1.2.2 调试例外处理过程

　　所有的调试例外都有相同的基本流程：

　　①DEPC保存了中断返回后重新开始执行的指令PC值，设置DEBUG寄存器中的DBD位(表示DEBUG中断是否发生在分支延迟槽中)。如果不在延迟槽中，DEPC保存的就是当前的PC值;如果在延迟槽中，DEPC保存的就是那条跳转指令的PC值。

　　②根据调试例外更新Debug寄存器中的内容DSS，DBp，DDBL，DDBS，DIB，DINT位)。

　　③DEBUG寄存器中的DExcCode域变为非定义的。

　　④DEBUG寄存器中的Halt和Doze位更新。

　　⑤在调试处理开始时设置IEXI位来确定是否精确中断。

　　⑥DEBUG寄存器中的DM位设置为1。

　　⑦处理器开始从调试例外向量取指令进行例外处理。

　　处理过程用程序描述如下：

　　

 

　　2 龙芯一号处理器IP核简介

　　龙芯一号处理器IP核是北京神州龙芯集成电路设计有限公司与中国科学院计算技术研究所共同研制的，兼顾通用及嵌入式CPU特点的32位处理器内核。龙芯一号处理器IP核具有可配置特性，用户可以根据自己的需求进行选择配置，从而定制出最适合用户应用的处理器结构。图2显示了龙芯一号IP核的可配置结构，其中虚线部分表示用户可根据自己的需求进行选择配置，从而定制出最适合用户应用的处理器结构。

 

　　GS32S是龙芯一号处理器系列中的一款，采用RISC架构，可运行MIPS III指令集，有7级流水线，具有32位整数单元，典型工作频率为200～266 MHz，典型功耗为0.5W。GS32S不含浮点部件(FPU)、媒体部件(MMX)，以及哈佛结构SRAM接口。固定内核、EJTAG、TLB、Cache、AMBA接口和协处理器接口为固定配置。图2中的阴影部分为GS32S处理器的配置模块。

　　3 GS32S处理器EJTAG调试的实现

　　3.1 TAP处理器的访问

　　GS32S CPU从EJTAG Probe取指执行，或向EJTAGProbe访问数据(Load/Store)，实现处理器进入调试模式后的调试例外执行，整个处理过程需要调试软件通过Probe监测进行。在这种情况下，EJTAG的TAP就相当于一个从设备，TAP模块接收处理器内部对dmseg段进行的取指、Load/ GS32 CPU处于调试模式时，如果ProbEn有效，则对0xFF200000～0xFF2FFFFF的访问转向dmseg段;如果ProbTrap有效，则发生调试例外的处理器转向0xFF200200取指。TAP处理器访问流程如图3所示。

　　发生调试例外时，如果DCR中的ProbTrap位是1，则GS32S CPU跳转到0xFF20 0200取指执行的过程如下：

　　①处理器把PC值(如0xFF200200)送到TAP模块中的Address寄存器中。

　　②处理器写TAP模块中的ECR寄存器，设置PrAcc=1，PRnW=0，Psz[1：0]=2。

　　③处理器不停地测试PrAcc位，为1处于等待状态。

　　④EJTAGProbe选择ECR寄存器，串行移出其内容，看PrAcc 位是否为1。为1表示处理器等待通过TAP输入要执行的指令，同时也表示地址寄存器的值是有效的。

　　⑤EJTAG Probe判断ECR寄存器的PRnW位，0表示读。

　　⑥EJTAGProbe选择地址寄存器，并移出其内容。

　　⑦EJTAG Probe选择数据寄存器，把对应于上一步地址的指令移入数据寄存器里。

　　⑧EJTAG Probe选择ECR寄存器，把PrAcc位置0，其他位保持不变，表示开始由处理器来执行数据寄存器中的指令。

　　⑨处理器测试PrAcc值为0，把数据寄存器中的指令取走执行。

　　⑩处理器把PC值加4，发出读下一条指令的命令，因为地址仍然在dmseg区域中，所以重复上面的过程，读入下一条指令。

　　由于流水线的存在，发生在dmseg内的Load/Store操作分2步进行。第1步，取指译指;第2步，将指定地址的数据装入寄存器/将寄存器的数据装入指定地址。在指令执行过程中这2步之间会有间隙，为了获得正确的执行结果，需要检测Address寄存器里的内容是否为操作数地址。若不是则插入nop指令，继续检测Address寄存器里的内容。