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关键词 TKScope Cortex-M3 运行时间 时间断点 变量操作断点 摘 要
TKScope 仿真调试Cortex-M3内核的高级手段
TKScope 仿真调试Cortex-M3内核的高级手段
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版本日期原因V1.00 2011/03/18 创建文档
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1. 适用芯片范围 (2)
2. 观察运行时间 (3)
3. 时间断点 (8)
4. 变量操作断点 (9)
1. 适用芯片范围
TKScope仿真器调试Cortex-M3内核的芯片有几项高级功能，如观察运行时间、支持时间断点、变量操作断点等。通过这些高级调试手段，用户能更加清楚的了解程序的运行状态。遇到问题时，可以快速的进行程序定位。本文详细阐述这些功能的具体应用方法。
目前，TKScope支持的Cortex-M3内核的芯片具体种类如下：
ATMEL ： AT91SAM3Uxx系列；
ENERGY ： EFM32GxxxFxx系列；
TI ： LM3Sxx系列；
NXP ： LPC17xx、LPC13xx系列；
ST ： STM32Fxx系列；
TOSHIBA ： TMPM330、TMPM370、TMPM380系列。
本文所讲述的特性适用于上述各个系列的芯片。此外，TKScope支持Flash无限制断点，如上述的TI、ST各系列；其它公司的系列受制于芯片本身的限制，只支持到最大6个硬件断点。
2. 观察运行时间
TKScope仿真器可以观察Cortex-M3内核的运行时间，精度为1个时钟，满足客户观察高精度的仿真时间。TKScope不但在程序停止状态下可观察运行时间，而且在程序全速运行时也可以快速显示当前的运行时间。
下面以Keil MDK软件为例，详细讲解有关运行时间的定义以及观察方法。
运行时间主要有2个指标，Tsum、Tcur，如图 2.1所示。
【Tsum】：运行时间总和，即复位后运行到当前停止时的有效运行时间总和。Tsum是有效运行时间的累积总和，程序处于仿真状态但停止运行时，时间不累积。
【Tcur】：当前运行时间，即当前一次有效运行操作经历的时间值。Tcur便于用户观察本次操作经历的时间。
图 2.1 运行时间观察窗口
下面详细讲解运行时间的观察方法及意义。为了保证运行时间的准确性，需要设置系统时钟值。打开仿真器的【主要设置】界面，如图 2.2所示。系统时钟值必须与用户实际运行的时钟值一致，也就是PLL输出的时钟值。
图 2.2 主要设置界面
工程正确编译、仿真器正确配置之后，进入到调试状态，如图 2.3所示，此时Tsum、Tcur的值为0。
图 2.3 观察运行时间1
程序中设置了2个断点，全速运行至第1个断点处停止，此时Tsum、Tcur的值如图 2.4所示。
Tsum显示的是程序从开始运行到第1个断点处所经历的时间。
Tcur显示的也是同一段时间的值，故与Tsum的值相同。
图 2.4 观察运行时间2
再次全速运行，程序在第2个断点处停止，此时Tsum、Tcur的值如图 2.5所示。 Tsum显示的是程序从开始运行到第2个断点处所经历的时间。
Tcur显示的是从第1个断点处运行到第2个断点处所经历的时间。
图 2.5 观察运行时间3
单步运行第2个断点的下一条语句，此时Tsum、Tcur的值如图 2.6所示。
Tsum显示的是程序从开始运行到当前位置所经历的时间。
Tcur显示的是刚刚执行的单步运行的时间。
图 2.6 观察运行时间4
3. 时间断点
TKScope仿真器支持时间断点功能，既运行时间与时间断点设置的时间相同时，程序停止运行。下面以Keil MDK软件为例，讲解时间断点的设置方法。
仿真器配置正确，进入到调试状态之后，在运行时间的下面可以看到Tbreak，这就是时间断点。如图 3.1所示，用户可以根据实际观察需要，设置Tbreak的值，注意单位是ns。
当程序运行时间累积到Tbreak的值时，程序停止运行。
图 3.1 时间断点窗口
4. 变量操作断点
TKScope支持变量操作断点，当对某一个变量进行读写操作时，通过设置变量读写操作断点，让程序停止运行。
在Keil MDK环境下，进入仿真状态之后，打开【Debug】菜单下的【Breakpoints】选项，如图 4.1所示。
图 4.1 Breakpoints窗口
在Breakpoints窗口即可定义变量操作断点。具体定义方法：在Expression内输入变量的地址，然后选择读写属性，并正确设置字节范围，最后点击Define即可。
例如，在地址0x20004000开始，16字节范围内，定义读写断点操作，具体设置方法如图 4.2所示。
图 4.2 定义读写操作断点
在图 4.2中点击Define之后，断点即可设置成功，如图 4.3所示。图 4.3中共定义了4种类型的断点。具体意义如下：
断点1：表示在地址0x20004000开始，16字节范围内，出现读或写的操作，则中断。
断点2：表示在地址0x20004100开始，8字节范围内，出现读的操作，则中断。
断点3：表示在地址0x20004200开始，4字节范围内，出现写的操作，则中断。
断点4：表示在地址0x20004300开始，1字节范围内，出现读或写的操作，则中断。
图 4.3 Breakpoints定义断点窗口
注意：len表示在一个地址范围内该断点有效，len必须为1，2，4，8，16，32乘2递增，同时地址必须处于len的起始位置。例如len=16，则地址必须为0x10字节对齐, 0x40000010为有效的起始地址，而地址0x40000018为无效，将被系统强行修正为0x40000010。
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