一種總線的實時跟蹤系統及相應的跟蹤、調試方法

2023-07-17 20:46:56

專利名稱：一種總線的實時跟蹤系統及相應的跟蹤、調試方法
技術領域：
本發明涉及信息的跟蹤和調試，尤其涉及一種總線實時跟蹤裝置及相應 的跟蹤、調試方法。
背景技術：
片上集成系統(SoC)存在多個功能模塊如處理器、硬體加速器等等。 圖1所示為現有技術中常見的總線系統，包含有多個請求模塊，各模塊通過 獨立的總線，經過存儲器仲裁單元訪問特定的存儲裝置如SRAM、 ROM、 SDRAM等等。各模塊和存儲器仲裁單元之間以及存儲器仲裁單元和存儲裝 置之間採用某個標準的總線協議，如AHB, AXI, APB， OCP等。本發明 對總線類型不做限制。
這些功能模塊各自獨立運行，根據需要訪問各種存儲器資源。對於任意 可以訪問的存儲裝置，SoC系統中都有確定唯一的地址空間以便和其他存儲 空間相互區別開。同時為了保證系統的安全可靠，各個存儲空間對於每一個 功能模塊， 一般開放不同的訪問控制權限，如對於片內的啟動用的靜態存儲 器(SRAM),可能只允許主控制器讀寫，而禁止其他模塊寫。
當SoC的系統功能越來越複雜，任意功能模塊如果出現違規訪問受限 的存儲空間時，將越來越難以及時和直接地觀察到。這將導致一個複雜系統 的可靠性大幅度下降。
傳統的開發調試手段，是逐個屏蔽各功能模塊，通過一一推斷排查的方 式獲得調試結果。釆用這種逐個屏蔽的做法來跟蹤模塊對總線的訪問操作， 不僅費時費力，效率低下，而且無法獲知潛在的未暴露在系統錯誤中的違規 訪問操作，因此有必要對現有的調試技術加以改進。
對於具有類似應用場景的嵌入式系統也存在相似的問題。

發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種總線的實時跟蹤系統，可以很方 便地實現對模塊總線的訪問和特定事件的實時監測。
為了解決上述技術問題，本發明提供了一種總線的實時跟蹤系統，包括 要跟蹤的總線以及與該總線連接的至少 一 實時跟蹤裝置，該實時跟蹤裝置至
少包括觸發條件配置單元、觸發信號生成單元、跟蹤單元和存儲單元，其中
所述觸發條件配置單元用於配置實時跟蹤的觸發條件參數；
所述觸發信號生成單元包括一 IO接口和一比較電路，用於在跟蹤使能 信號有效後，通過該10接口實時^^查要跟蹤的總線上的總線訪問信息並在 該比較電路中對總線訪問信息和觸發條件參數進行比較，經根據設定觸發條 件生成的該比較電路的運算邏輯判定為滿足觸發條件時，生成一觸發信號通 知跟蹤單元開始跟蹤；
所述跟蹤單元包括一 IO接口和一存儲控制電路，用於在收到觸發信號 後，通過該IO接口將要跟蹤的總線上的總線訪問信息引入，通過該存儲控 制電路將全部或部分總線訪問信息保存到存儲單元；
所述存儲單元用於保存總線訪問信息。
進一步地，上述實時跟蹤系統還可具有以下特點還包括保存條件配置 單元，該保存條件配置單元與所述跟蹤單元連接，其中
所述保存條件配置單元用於配置總線信息的保存條件參數；
所述跟蹤單元還包括一比較電路，將總線訪問信息接入後，在該比較電 路中比較總線訪問信息和保存條件參數，經根據設定保存條件生成的該比較 電路的運算邏輯判定為滿足保存條件的總線訪問信息，由所述存儲控制電路 實時寫入到存儲單元。
進一步地，上述實時跟蹤系統還可具有以下特點
所述觸發條件配置單元中配置的觸發條件參數為觸發跟蹤的起始地址、 訪問類型、訪問模塊標識、設定訪問數據和特定二進位序列中的一種或多種；所述保存條件配置單元中配置的保存條件參數為訪問地址和訪問數據 中的一種或多種。
進一步地，上述實時跟蹤系統還可具有以下特點
還包括結束條件配置單元，用於配置結束條件參數的閾值；且所述跟蹤 單元在跟蹤過程中，實時檢測所述結束條件參數的當前值，如已達到結束條 件參數的閾值則結束跟蹤；和/或
還包括中斷條件配置單元，用於配置中繼條件參數的閾值；且所述跟蹤 單元在跟蹤過程中，實時檢測所述中斷條件參數的當前值，如已達到中斷條 件參數的閾值則向調試裝置發出中斷。
進一步地，上述實時跟蹤系統還可具有以下特點
所述結束條件參數和中斷條件參數均為保存的總線訪問信息的數據量， 且所述結束條件參數的閾值和中斷條件參數的閾值小於等於所述存儲單元 的容量。
進一步地，上述實時跟蹤系統還可具有以下特點
所述要跟蹤的總線為片上集成系統總線系統中的存儲器仲裁模塊與功 能模塊之間，或者存儲器仲裁模塊與存儲裝置之間的總線。
上總線的實時跟蹤系統簡單有效地實現了對模塊總線的訪問或特定事 件的實時監測，可以獨立和各種總線組成完整的可調試總線系統，並且對總 線本身時序無影響，面積小，可移植性高。特別適用於SoC系統。
本發明所要解決的又一技術問題是提供一種總線的實時跟蹤方法，可以 實時監測模塊總線的訪問或特定事件。
為了解決上述技術問題，本發明提供了一種總線的實時跟蹤方法，應用 於包括要跟蹤的總線和與該總線連接的至少 一實時跟蹤裝置的跟蹤系統，對 一-各要跟蹤的總線進行實時跟蹤時，該實時跟蹤方法包括
根據欲要跟蹤的總線訪問信息，在所述實時跟蹤裝置中配置實時跟蹤的 觸發條件參數；打開跟蹤功能後，所述實時跟蹤裝置實時檢查總線上的總線訪問信息並 與觸發條件參數比較，在符合設定觸發條件時開始跟蹤，並保存跟蹤結束前 的全部或部分總線訪問信息。
進一步地，上述實時跟蹤方法還可具有以下特點
打開跟蹤功能前，還在所述實時跟蹤裝置中配置總線信息的保存條件參
數；
開始跟蹤後，所述實時跟蹤裝置按照配置的保存條件參數，實時保存符 合設定保存條件的總線訪問信息。
進一步地，上述實時跟蹤方法還可具有以下特點
所述觸發條件參數為觸發跟蹤的起始地址、訪問類型 設定訪問數據和特定二進位序列中的一種或多種；
所述保存條件參數為訪問地址和訪問數據中的 一種或
進一步地，上述實時跟蹤方法還可具有以下特點
打開跟蹤功能前，還在所述實時跟蹤裝置中配置結束條件參數的閾值， 所述實時跟蹤裝置在跟蹤過程中，實時檢測所述結束條件參數的當前值，如 已達到所述結束條件參數的閾值則結束跟蹤；和/或
打開跟蹤功能前，還在所述實時跟蹤裝置中配置中斷條件參數的閾值， 所述實時跟蹤裝置在跟蹤過程中，實時檢測所述中斷條件參數的當前值，如 已達到所述中斷條件參數的閾值則向調試裝置發出中斷。
進一步地，上述實時跟蹤方法還可具有以下特點
所述結束條件參數和中斷條件參數均為保存的總線訪問信息的數據量， 且所述結束條件參數的閾值和中斷條件參數的閾值小於等於所述存儲單元 的容量。
進一步地，上述實時跟蹤方法還可具有以下特點
所述要跟蹤的總線為片上集成系統總線系統中的存儲器仲裁模塊與功 能模塊之間，或者存儲器仲裁模塊與存儲裝置之間的總線。
、訪問才莫塊標識、 多種。上述總線的實時跟蹤方法，可以實時監測任意模塊總線的訪問或特定事 件，提供定位違規訪問操作的信息，還可主動通知系統來修復或規避錯誤。 特別適用於SoC系統。
本發明所要解決的再一技術問題是提供一種基於上述總線實時跟蹤方 法的調試方法，可以利用實時跟蹤到的總線訪問信息，方便、快速地定位違 規訪問操作。
為了解決上述技術問題，本發明提供了 一種基於上述總線實時跟蹤方法 的調試方法，在保存了跟蹤到的總線訪問信息後，調試裝置讀取實時跟蹤時 保存的總線訪問信息，利用該總線訪問信息進行調試。
上述調試方法，可以利用實時監測任意模塊總線的訪問或特定事件，方
便、快速地定位違規訪問操作，特別適用於SoC系統。


圖1為現有技術中常見的SoC總線系統示意圖。
圖2為本發明實施例實時跟蹤系統的結構圖。
圖3為本發明實施例實時跟蹤調試方法的流程圖。
具體實施例方式
以下將結合附圖及實施例來詳細說明本發明的實施方式。
圖2所示為本實施例基於片上集成系統(SoC)總線系統的實時跟蹤系 統， 一個實時跟蹤裝置連接到存儲器仲裁模塊與一模塊之間的總線上，也可 以連接到存儲器仲裁模塊與 一存儲裝置之間的總線上。在利用該實時跟蹤系 統進行調試時，完整的調試系統中還應包括一調試裝置(圖中未示出)，用 於讀取實時跟蹤裝置保存的總線訪問信息(控制信號、讀寫地址、數據等)，
完成調試。
圖2中還示出了實時跟蹤裝置的結構，包括觸發條件配置單元、觸發 信號生成單元、保存條件配置單元、跟蹤單元和存儲單元。其中觸發條件配置單元包括一個或多個用於配置實時跟蹤的觸發條件參數 的寄存器，該觸發條件參數可以是用於觸發跟蹤的起始地址、訪問類型(讀 或寫)、訪問模塊標識和設定訪問數據中的一種或多種，也可以是其他任何 在總線上傳輸的信息即總線訪問信息，也可以是特定的二進位序列。
觸發信號生成單元用包括IO接口和比較電路的邏輯電路實現，與總線、
觸發條件配置單元和跟蹤單元連接，用於在跟蹤使能信號有效後，通過IO
接口實時檢查總線上的總線訪問信息並在比較電路中與觸發條件參數比較， 經根據設定觸發條件(包括總線訪問信息與觸發條件參數之間需滿足的邏輯 關係)生成的比較電路運算邏輯(比較、與、或、非等等各種邏輯運算)判 定為滿足觸發條件(如總線訪問信息中具有配置的起始地址、訪問模塊標識、 設定訪問數據等)時，生成一觸發信號通知跟蹤單元開始跟蹤。在一特例中， 可以在跟蹤功能打開後即生成觸發信號，此時可認為任何總線訪問信息均符 合觸發條件，此時可通過將觸發條件參數配置為與其比較的任何總線訪問信 息均可產生觸發信號的特定二進位序列。
保存條件配置單元包括一個或多個用於配置總線信息的保存條件參數 的寄存器。在跟蹤保存的空間有限時，總線訪問信息難以完全保存，根據調 試需要可以只保存關心的總線訪問信息，如訪問地址、訪問數據及其他任何 總線訪問信息中的一種或多種。當然，如果跟蹤信息的存儲單元有足夠的存 儲空間，也可以不配置保存條件。
跟蹤單元用包括IO接口 (可與觸發信號生成單元共用)、比4交電^各和
存儲控制電路的邏輯電路實現，與總線、保存條件配置單元、觸發信號生成
單元和存儲單元相連，用於在收到觸發信號後，通過IO接口將總線訪問信
號接入並在比較電路中與配置的保存條件參數比較，經比較電路運算邏輯 (根據保存條件生成)判定為滿足保存條件的總線訪問信息由存儲控制電路 實時寫入到存儲單元。
存儲單元用於保存全部或部分的總線訪問信息，如可採用SRAM,主處 理器可以直接訪問該SRAM，獲取跟蹤到的總線訪問信息。該SRAM可以 是獨立的SRAM,也可以復用片內已有SRAM，以節省面積。
可選的，在跟蹤過程中跟蹤裝置可以主動停止跟蹤，此時可以增加一結束條件配置單元，包括一個或多個寄存器，用於配置實時跟蹤的結束條件參 數的閾值。跟蹤單元在跟蹤過程中，實時檢測結束條件參數的當前值，如已 達到該閾值則結束跟蹤。如，在需要保存的跟蹤信息可能會大於存儲單元的 容量時，該結束條件可以配置為一數據量，如1K個字節等，小於存儲單元 的容量即可。在跟蹤單元中設置一計數器，對已保存的跟蹤信息的數據量進 行統計，如達到配置的數據量即停止跟蹤。
可選地，在跟蹤過程中跟蹤裝置可以主動通知調試裝置。此時需增加一 中斷條件配置單元，包括一個或多個用於配置中斷條件參數的閾值的寄存 器。該中斷條件參數如可以是已保存的跟蹤信息的數據量，也可以是某個特 定信息，如特定地址、特定數據等。相應地，跟蹤單元在跟蹤過程中，實時 檢測中繼條件參數的當前值，如已達到相應閾值(如計數器統計的已保存的 跟蹤信息的數據量達到設定值)則向調試裝置發出中斷。調試裝置的中斷服 務程序可以從存儲單元中讀取數據或進行其他調試相關的操作。發生中斷信 號後，跟蹤單元還可以繼續對總線訪問信息進行跟蹤。
明顯，上述實時跟蹤裝置並不局限於用在SoC系統中，根據具體應用
調整觸發條件和保存條件等，可以獨立和各種總線組成完整的實時跟蹤調試 系統，對總線本身的時序無影響，面積小，可移植性高，並且能根據需要在 硬體結構上方便地進行複製和擴展，保證調試的規模可根據項目需要快速定 制，快速移植。
基於以上系統，圖3示出了本實施例實時跟蹤調試方法的流程圖，描述 了對一路總線訪問信息進行實時跟蹤的步驟，包括
步驟S310,根據欲要跟蹤的總線訪問信息，在實時跟蹤裝置中配置實 時跟蹤的觸發條件參數和總線信息的保存條件參數；
在該步中，還可以選4奪性地配置跟蹤的結束條件參悽t和在跟蹤過程中產 生中斷的中斷條件參數。所述保存條件參數也是可選的。
步驟S320，打開跟蹤功能後，實時跟蹤裝置實時^r查總線上的總線訪問信息並與觸發條件參數比較，在符合設定觸發條件時開始跟蹤；
步驟S330,實時跟蹤裝置按照配置的保存條件參數，實時保存符合設 定保存條件的總線訪問信息，直到跟蹤結束；
以上步驟已完成了對總線訪問信息的實時跟蹤。
步驟S340,調試裝置讀取實時跟蹤時保存的總線訪問信息，利用該總 線訪問信息進行調試。
根據調試的情況，還可以重新產生更加符合需要的實時跟蹤硬體，再從 步驟310開始下一次調試。這裡主要關心跟蹤信息的實時獲取，對於具體調 試方法不做任何限制。
可選的，還可以配置實時跟蹤的結束條件參數的閾值，在跟蹤過程中， 實時跟蹤裝置實時檢測結束條件參數的當前值，如達到該閾值則結束跟蹤。 如，配置該結束條件參數的閾值為一數據量，跟蹤時對已保存的跟蹤信息的 悽t據量進行統計，如達到該數據量閾值即停止跟蹤。跟蹤結束也可以由調試 裝置來觸發，如置跟蹤結束使能信號為有效。
可選地，還可以配置中斷條件參數的閾值，在跟蹤過程中，實時跟蹤裝 置實時檢測中斷條件參數的當前值，如達到該閾值則向調試裝置發出中斷信 號。發生中斷信號後，可以繼續對總線訪問信息進行實時跟蹤。如無中斷， 則在軟體運行結束後，讀取實時跟蹤過程保存的總線訪問信息，進行進一步 的分析調試。
下面描述2個簡單的3艮蹤調試的示例
其一，對一功能模塊和存儲器仲裁單元之間的總線跟蹤時，將觸發條件 配置為功能模塊的訪問類型(讀和寫)，保存條件配置為訪問數據即只保存 總線訪問信息中的訪問數據。這樣可以跟蹤該功能模塊的某段讀寫數據。
其二，對存儲器仲裁單元和一存儲裝置之間的總線跟蹤時，將觸發條件 配置為訪問存儲的某個特定地址，將保存條件配置為訪問的模塊序號。這樣 就可以跟蹤對該地址讀寫的所有功能模塊，從而方便地定位對該存儲裝置進 行違規訪問操作的功能模塊。
以上是以對功能模塊與存儲器仲裁單元之間的 一路 線進行跟蹤為例進行說明的，在其他實施例和實際應用中，可以在功能模塊與存儲器仲裁單 元之間的多條總線上接入實時跟蹤調試裝置，實現對多條總線的實時跟蹤。 對於不同總線，跟蹤的目的往往不同，因此對每路總線所配置的實時跟蹤的 觸發條件、總線信息的保存條件、跟蹤結束條件和產生中斷的條件可以不同， 以實現不同的跟蹤功能。而對同一實時跟蹤裝置，也可以通過觸發條件、保 存條件等的不同配置和/或硬體電路的調整來實現對同 一總線的不同跟蹤功 能。同 一 實時跟蹤裝置也可以先後與不同模塊與存儲器仲裁單元之間的總線 連接，逐一 實現對這些總線的訪問信息的跟蹤。
本發明提供的簡單有效的實時跟蹤調試技術，通過實時觀測任意功能模 塊或存儲裝置的總線訪問或特定事件，通知系統來修復或規避錯誤，保證了 複雜系統的可靠性。
雖然本發明所揭露的實施方式如上，但所述的內容只是為了便於理解本 發明而採用的實施方式，並非用以限定本發明。任何本發明所屬技術領域內 的技術人員，在不脫離本發明所揭露的精神和範圍的前提下，可以在實施的 形式上及細節上作任何的修改與變化，但本發明的專利保護範圍，仍須以所 附的權利要求書所界定的範圍為準。
權利要求
1、一種總線的實時跟蹤系統，包括要跟蹤的總線，其特徵在於，還包括與該總線連接的至少一實時跟蹤裝置，該實時跟蹤裝置至少包括觸發條件配置單元、觸發信號生成單元、跟蹤單元和存儲單元，其中所述觸發條件配置單元用於配置實時跟蹤的觸發條件參數；所述觸發信號生成單元包括一IO接口和一比較電路，用於在跟蹤使能信號有效後，通過該IO接口實時檢查要跟蹤的總線上的總線訪問信息並在該比較電路中對總線訪問信息和觸發條件參數進行比較，經根據設定觸發條件生成的該比較電路的運算邏輯判定為滿足觸發條件時，生成一觸發信號通知跟蹤單元開始跟蹤；所述跟蹤單元包括一IO接口和一存儲控制電路，用於在收到觸發信號後，通過該IO接口將要跟蹤的總線上的總線訪問信息引入，通過該存儲控制電路將全部或部分總線訪問信息保存到存儲單元；所述存儲單元用於保存總線訪問信息。
2、 如權利要求1所述的實時跟蹤系統，其特徵在於，還包括保存條件 配置單元，該保存條件配置單元與所述跟蹤單元連接，其中所述保存條件配置單元用於配置總線信息的保存條件參數；所述跟蹤單元還包括一比較電路，將總線訪問信息接入後，在該比較電 路中比較總線訪問信息和保存條件參數，經根據設定保存條件生成的該比較 電路的運算邏輯判定為滿足保存條件的總線訪問信息，由所述存儲控制電路 實時寫入到存儲單元。
3、 如權利要求2所述的實時跟蹤系統，其特徵在於所述觸發條件配置單元中配置的觸發條件參數為觸發跟蹤的起始地址、 訪問類型、訪問模塊標識、設定訪問數據和特定二進位序列中的 一種或多種；所述保存條件配置單元中配置的保存條件參數為訪問地址和訪問數據 中的一種或多種。
4、 如權利要求1或2或3所述的實時跟蹤系統，其特徵在於還包括結束條件配置單元，用於配置結束條件參數的閾值；且所述跟蹤 單元在跟蹤過程中，實時檢測所述結束條件參數的當前值，如已達到結束條 件參數的閾值則結束跟蹤；和/或還包括中斷條件配置單元，用於配置中繼條件參數的閾值；且所述跟蹤 單元在跟蹤過程中，實時檢測所述中斷條件參數的當前值，如已達到中斷條 件參數的閾值則向調試裝置發出中斷。
5、 如權利要求4所述的實時跟蹤系統，其特徵在於所述結束條件參數和中斷條件參數均為保存的總線訪問信息的悽t據量， 且所述結束條件參數的閾值和中斷條件參數的閾值小於等於所述存儲單元的容量。
6、 如^l利要求1或2或3或5所述的實時^J宗系統，其特4正在於所述要跟蹤的總線為片上集成系統總線系統中的存儲器仲裁模塊與功 能模塊之間，或者存儲器仲裁模塊與存儲裝置之間的總線。
7、 一種總線的實時跟蹤方法，應用於包括要跟蹤的總線和與該總線連 接的至少 一 實時跟蹤裝置的跟蹤系統，對 一路要跟蹤的總線進行實時跟蹤 時，該實時^艮蹤方法包:fe:根據欲要跟蹤的總線訪問信息，在所述實時跟蹤裝置中配置實時跟蹤的 觸發條件參數；打開跟蹤功能後，所述實時跟蹤裝置實時^r查總線上的總線訪問信息並 與觸發條件參數比較，在符合設定觸發條件時開始跟蹤，並保存跟蹤結束前 的全部或部分總線訪問信息。
8、 如權利要求7所述的實時跟蹤方法，其特徵在於 打開跟蹤功能前，還在所述實時跟蹤裝置中配置總線信息的保存條件參數；開始跟蹤後，所述實時跟蹤裝置按照配置的保存條件參數，實時保存符合設定保存條件的總線訪問信息。
9、 如權利要求8所述的實時跟蹤方法，其特徵在於所述觸發條件參數為觸發跟蹤的起始地址、訪問類型、訪問模塊標識、 設定訪問數據和特定二進位序列中的一種或多種；所述保存條件參^:為訪問地址和訪問數據中的 一種或多種。
10、 如權利要求7或8或9所述的實時跟蹤方法，其特徵在於打開跟蹤功能前，還在所述實時跟蹤裝置中配置結束條件參數的閾值， 所述實時跟蹤裝置在跟蹤過程中，實時檢測所述結束條件參數的當前值，如 已達到所述結束條件參數的閾值則結束跟蹤；和/或打開跟蹤功能前，還在所述實時跟蹤裝置中配置中斷條件參數的閾值， 所述實時跟蹤裝置在跟蹤過程中，實時檢測所述中斷條件參數的當前值，如 已達到所述中斷條件參數的閾值則向調試裝置發出中斷。
11、 如權利要求IO所述的實時跟蹤方法，其特徵在於所述結束條件參數和中斷條件參數均為保存的總線訪問信息的數據量， 且所述結束條件參數的閾值和中斷條件參數的閾值小於等於所述存儲單元 的容量。
12、 如權利要求7或8或9或11所述的實時跟蹤系統，其特徵在於所述要跟蹤的總線為片上集成系統總線系統中的存儲器仲裁模塊與功 能模塊之間，或者存儲器仲裁模塊與存儲裝置之間的總線。
13、 一種基於權利要求7中總線實時跟蹤方法的調試方法，其特徵在於在保存了跟蹤到的總線訪問信息後，調試裝置讀取實時跟蹤時保存的總 線訪問信息，利用該總線訪問信息進行調試。
全文摘要
一種總線的實時跟蹤系統及相應的跟蹤、調試方法，該實時跟蹤系統包括要跟蹤的總線以及實時跟蹤裝置，該實時跟蹤裝置包括觸發條件配置單元，用於配置實時跟蹤的觸發條件參數；觸發信號生成單元，用於在跟蹤使能信號有效後，檢查要跟蹤的總線上的總線訪問信息並與觸發條件參數進行比較，滿足觸發條件時，生成一觸發信號；跟蹤單元，用於在收到觸發信號後，將要跟蹤的總線上的總線訪問信息引入，全部或部分總線訪問信息保存到存儲單元；存儲單元用於保存總線訪問信息。本發明還提供了相應的跟蹤方法，另外，調試裝置還可讀取實時跟蹤時保存的總線訪問信息用於調試。本發明可以很方便地實現對模塊總線的訪問和特定事件的實時監測。
文檔編號G06F13/14GK101639816SQ200910084560
公開日2010年2月3日 申請日期2009年5月21日 優先權日2009年5月21日
發明者川 林 申請人:北京中星微電子有限公司