痞子衡嵌入式：Keil線上除錯時設不同復位型別可能會導致i.MXRT下除錯現象不一致(J-Link/DAPLink)

痞子衡發表於2021-06-20
除錯型別

　　大家好，我是痞子衡，是正經搞技術的痞子。今天痞子衡給大家分享的是Keil線上除錯時設不同復位型別可能會導致i.MXRT下除錯現象不一致。

　　本篇是 《IAR EWARM復位型別》、《MCUXpresso IDE復位型別》的同系列篇，三大經典IDE（IAR EWARM、Keil MDK、MCUXpresso IDE）下的復位策略只剩 Keil MDK 沒介紹了，心事不了，覺睡不好。今天痞子衡就來認真講一下搞嵌入式生涯裡最早接觸的 IDE - Keil，完結這個系列。

  • Note: 痞子衡測試的Keil MDK版本是v5.31。

一、Keil除錯機制與除錯分類

　　關於 Keil MDK 下的除錯機制原理在 \Keil_v5\ARM\Hlp 目錄下沒有找到專門的設計性文件，IDE 幫助手冊 uv4.chm 裡 Debugging 章節更多是介紹如何在 IDE 裡使用下載除錯功能。

　　不過除錯機制在各 IDE 上大同小異，設計理念都是一致的，這部分建議參考 《IAR EWARM復位型別》 裡的一、二章節。

二、復位型別全解析

　　好了，現在我們進入正題，開始介紹 Keil 下復位型別。我們知道不同硬體模擬器下復位功能有差異，痞子衡主要介紹 i.MXRT 上兩種最常用的模擬器：J-Link 和 DAPLink。此外不管是哪種模擬器，其都藉助了 Cortex-M7 核心功能，核心在 SCB 模組的 AIRCR 暫存器中整合了復位的支援，詳見 《IAR EWARM復位型別》 的 3.1 Cortex-M7復位功能 小節。

2.1 J-Link復位型別

　　Keil 裡關於 J-Link 連線(Connect)和復位(Reset)是兩級設定，先連線後復位，並且復位動作僅在勾選了"Reset after Connect"之後才有效。實際使用中推薦 Connect 選項固定設為"Normal"，且勾選上"Reset after Connect"，然後在 Reset 選項裡指定想要的復位型別。

Note: 詳細介紹可以檢視 \Keil_v5\ARM\Hlp\jlink.chm 文件中 Debug 小節

　　連線型別選項：

  • Normal：預設的連線策略，連線後只是將 PC 停在當前執行的指令處
  • with Pre–reset：在連線前，先執行一次 HW RESET
  • under Reset：在連線過程中一直保持 HW RESET 有效（該選項適用於使用者程式誤將 JTAG/SWD 禁掉的情況）

　　復位型別選項：

  • Normal（復位編號0）：預設的復位策略，對於i.MXRT來說等同於Core and peripherals方式
  • Core（復位編號1）：藉助Cortex-M核心模組SCB中的AIRCR暫存器的VECTRESET位功能來複位Core
  • Reset Pin（復位編號2）：通過拉低J-Link的RESET引腳（一般也會接到MCU reset腳）來複位MCU
  • Core and peripherals（復位編號8）：藉助Cortex-M核心模組SCB中的AIRCR暫存器的VECTRESET位和SYSRESETREQ位來同時復位Core和MCU外設模組

　　剩下幾種復位型別不適用i.MXRT，暫不介紹。

2.2 DAPLink復位型別

　　Keil 裡關於 DAP-Link 連線(Connect)和復位(Reset)也是兩級設定，先連線後復位，並且復位動作僅在勾選了"Reset after Connect"之後才有效。實際使用中推薦 Connect 選項固定設為"Normal"，且勾選上"Reset after Connect"，然後在 Reset 選項裡指定想要的復位型別。此外相比 J-Link 還多一個 "Stop after Reset "選項，這個選項用於永久使能應用程式復位向量的捕獲，我們一般不勾選。

Note: 詳細介紹可以檢視 \Keil_v5\ARM\Hlp\dapdebug.chm 文件中 Debug 小節

　　連線型別選項：

  • Normal：預設的連線策略，連線後只是將 PC 停在當前執行的指令處
  • with Pre–reset：在連線前，先執行一次 HW RESET
  • under Reset：在連線過程中一直保持 HW RESET 有效（該選項適用於使用者程式誤將 JTAG/SWD 禁掉的情況）
  • without Stop：連線後任 CPU 自由執行（適用於觀測儲存器或者外設 SFR 情況）

　　復位型別選項：

  • HW RESET：通過翻轉DAPLink的nSRST/nRESET引腳（一般也會接到MCU reset腳）來複位MCU
  • SYSRESETREQ：藉助Cortex-M核心模組SCB中的AIRCR暫存器的SYSRESETREQ位來同時復位MCU外設模組
  • VECTRESET：藉助Cortex-M核心模組SCB中的AIRCR暫存器的VECTRESET位功能來複位Core

三、復位型別對線上除錯的影響

　　復位型別對線上除錯的影響分兩種：一、是否影響應用程式正常除錯；二、是否影響應用程式正常執行。對於第二點，因為應用程式的設計差異，無法確定復位型別的不同導致的未復位模組對其產生何種影響，因此我們暫不討論這點，我們主要看第一點。

　　設定不同的復位型別是否影響應用程式正常除錯（能否停在程式入口函式，能否進行單步）？痞子衡在MIMXRT1050-EVKB上實測了SDK裡的led_blinky例程，選取了flexspi_nor_debug（在Flash）build做了很多組測試，結果如下：

例程Build 模擬器 復位型別 BootMode 除錯現象
debug J-Link
DAPLink		 所有的（除了DAPLink下HW RESET） 2'b01 - SDP
2'b10 - Flash Boot		 正常下載與除錯
flexspi_nor_debug J-Link - Core 2'b01 - SDP
2'b10 - Flash Boot		 正常下載與除錯
flexspi_nor_debug J-Link - Normal
- Core and peripherals		 2'b01 - SDP 關閉校驗後可正常下載，但無法除錯
flexspi_nor_debug J-Link - Normal
- Core and peripherals		 2'b10 - Flash Boot 關閉校驗後可正常下載，能正常除錯
flexspi_nor_debug J-Link - Reset Pin 2'b01 - SDP 正常下載，但無法除錯
flexspi_nor_debug J-Link - Reset Pin 2'b10 - Flash Boot 正常下載與除錯
flexspi_nor_debug DAPLink - VECTRESET 2'b01 - SDP
2'b10 - Flash Boot		 正常下載與除錯
flexspi_nor_debug DAPLink - SYSRESETREQ 2'b01 - SDP 關閉校驗後可正常下載，但無法除錯
flexspi_nor_debug DAPLink - SYSRESETREQ 2'b10 - Flash Boot 正常下載與除錯
flexspi_nor_debug DAPLink - HW RESET 2'b01 - SDP
2'b10 - Flash Boot		 無法下載，報錯無法停止CPU

　　從上表的測試結果，我們可以得到如下結論：

  • 結論1：在Flash除錯，要想正常除錯，要麼不復位片上外設（保留Flashloader對FlexSPI等模組的初始化），要麼啟動模式設成Flash Boot（讓BootROM完成FlexSPI等模組的初始化），因為Clock/GPIO/FlexSPI的初始化必須保留，CPU才能正常獲得Flash裡指令。
  • 結論2：JLink復位下，Keil MDK除錯體驗與其他IDE是一致的。
  • 結論3：DAPLink復位下，Keil MDK下HW RESET方式復位可能會報奇怪的核心連線錯誤。

　　至此，Keil線上除錯時設不同復位型別可能會導致i.MXRT下除錯現象不一致現象痞子衡便介紹完畢了，掌聲在哪裡~~~

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