第三章ARM指令系统-ARM集成开发环境

ARM集成开发环境主讲人：谢银波《嵌入式系统与应用》教学课程之武汉大学电子信息学院主要内容嵌入式系统的开发基本流程ARM集成开发环境简介

嵌入式系统的开发——设计与调试设计生产编译器链接器调试器IDE操作系统软件测试评估板仿真器逻辑分析仪边界扫描测试仪编程器源程序编译器目标文件链接器可重定位程序定位器可执行文件嵌入式系统的软件开发——流程编译器/汇编器/链接定位器调试器/仿真器主机（Host）及其工作平台实时操作系统（可选）目标评估系统（可选）测试工具（软件/硬件/协议等，可选）其他辅助设备（可选）执行AXD调试器的主机(ADS的一部分)和Multi-ICEserver协议转换器(Multi-ICE)跟踪接口单元(MultiTrace)开发板(IntegratorCoreModule)TracePortJTAGPort并口串口l/以太网嵌入式系统的软件开发——流程嵌入式核调试5线JTAG被调试的系统可以是最终的系统！也可以用第三方的协议转换工具：http:///DevSupp/ICE_Analyz/DataAddressControlBREAKPTCPUARM调试器和Multi-ICEserver(可以运行在不同的机器上)TAPEmbeddedICELogic-RTARM应用软件的开发工具根据功能的不同，分别有：编译软件、汇编软件、链接软件、调试软件、嵌入式实时操作系统、函数库、评估板、JTAG仿真器、在线仿真器等，目前世界上约有四十多家公司提供以上不同类别的产品。选用ARM处理器开发嵌入式系统时，选择合适的开发工具可以加快开发进度，节省开发成本。因此一套含有编辑软件、编译软件、汇编软件、链接软件、调试软件、工程管理及函数库的集成开发环境（IDE）一般来说是必不可少的，至于嵌入式实时操作系统、评估板等其他开发工具则可以根据应用软件规模和开发计划选用。ARM集成开发环境简介使用集成开发环境开发基于ARM的应用软件，包括编辑、编译、汇编、链接等工作全部在PC机上即可完成，调试工作则需要配合其他的模块或产品方可完成，目前常见的调试方法有以下几种：

1、指令集模拟器

部分集成开发环境提供了指令集模拟器，可方便用户在PC机上完成一部分简单的调试工作，但是由于指令集模拟器与真实的硬件环境相差很大，因此即使用户使用指令集模拟器调试通过的程序也有可能无法在真实的硬件环境下运行，用户最终必须在硬件平台上完成整个应用的开发。ARM集成开发环境简介

2、驻留监控软件

驻留监控软件（ResidentMonitors）是一段运行在目标板上的程序，集成开发环境中的调试软件通过以太网口、并行端口、串行端口等通讯端口与驻留监控软件进行交互，由调试软件发布命令通知驻留监控软件控制程序的执行、读写存储器、读写寄存器、设置断点等。

驻留监控软件是一种比较低廉有效的调试方式，不需要任何其他的硬件调试和仿真设备。ARM公司的Angel就是该类软件，大部分嵌入式实时操作系统也是采用该类软件进行调试，不同的是在嵌入式实时操作系统中，驻留监控软件是作为操作系统的一个任务存在的。

驻留监控软件的不便之处在于它对硬件设备的要求比较高，一般在硬件稳定之后才能进行应用软件的开发，同时它占用目标板上的一部分资源，而且不能对程序的全速运行进行完全仿真，所以对一些要求严格的情况不是很适合。ARM集成开发环境简介

ARM集成开发环境简介3、JTAG仿真器

JTAG仿真器也称为JTAG调试器，是通过ARM芯片的JTAG边界扫描口进行调试的设备。JTAG仿真器比较便宜，连接比较方便，通过现有的JTAG边界扫描口与ARMCPU核通信，属于完全非插入式(即不使用片上资源)调试，它无需目标存储器，不占用目标系统的任何端口，而这些是驻留监控软件所必需的。另外，由于JTAG调试的目标程序是在目标板上执行，仿真更接近于目标硬件，因此，许多接口问题，如高频操作限制、AC和DC参数不匹配，电线长度的限制等被最小化了。使用集成开发环境配合JTAG仿真器进行开发是目前采用最多的一种调试方式。

ARM集成开发环境简介4、在线仿真器

线仿真器使用仿真头完全取代目标板上的CPU，可以完全仿真ARM芯片的行为，提供更加深入的调试功能。但这类仿真器为了能够全速仿真时钟速度高于100MHz的处理器，通常必须采用极其复杂的设计和工艺，因而其价格比较昂贵。在线仿真器通常用在ARM的硬件开发中，在软件的开发中较少使用，其价格高昂也是在线仿真器难以普及的因素。

目前比较常见的IDE（forARM）有以下几种：ARMSDTARMADSMULTI2000HitoolsforARMEmbestIDEforARM 前三种由国外厂商出品，历史比较悠久，在全球范围内应用较为广泛，后两种由国内厂商推出。国际市场上较流行的几种JTAG仿真器：EPI公司的JEENI德国Lauterbach公司的TRACE32ARM公司的Multi-ICE。ARM集成开发环境简介ARMSDT

ARMSDT的英文全称是ARMSoftwareDevelopmentKit

，是ARM公司()为方便用户在ARM芯片上进行应用软件开发而推出的一整套集成开发工具。ARMSDT经过ARM公司逐年的维护和更新，目前的最新版本是2.5.2，但从版本2.5.1开始，ARM公司宣布推出一套新的集成开发工具ARMADS，取ARMSDT而代之。

ARMSDT由于价格适中，同时经过长期的推广和普及，目前拥有最广泛的ARM软件开发用户群体，也被相当多的ARM公司的第三方开发工具合作伙伴集成在自己的产品中，比如美国EPI公司的JEENI仿真器。

ARMSDT（以下关于ARMSDT的描述均是以版本2.50为对象）可在Windows95、98、NT以及Solaris2.5/2.6、HP-UX10上运行，支持最高到ARM9（含ARM9）的所有ARM处理器芯片的开发，包括StrongARM。ARMSDTARMSDT包括一套完整的应用软件开发工具：armccARM的C编译器，具有优化功能，兼容于ANSIC。tccTHUMB的C编译器，同样具有优化功能，兼容于ANSIC。armasm

支持ARM和THUMB的汇编器。armlinkARM连接器，连接一个和多个目标文件，最终生成ELF格式的可执行映像文件。armsdARM和THUMB的符号调试器。

ARMSDTAPMApplicationProjectManageer，ARM工程管理器，完全图形界面，负责管理源文件，完成编辑、编译、链接并最终生成可执行映像文件等功能。ADWApplicationDebuggerWindows，ARM调试工具，ADW提供一个调试C、C++和汇编源文件的全窗口源代码级调试环境，在此也可以执行汇编指令级调试，同时可以查看寄存器、存储区、栈等调试信息。ARMSDT还提供一些实用程序，如fromELF、armprof、decaxf等，可以将ELF文件转换为不同的格式，执行程序分析以及解析ARM可执行文件格式等。

ARMSDT集成快速指令集模拟器，使用者可以在硬件完成以前完成一部分调试工作；ARMSDT提供ANSIC、C++、EmbeddedC函数库，所有库均以lib形式提供，每个库都分为ARM指令集和THUMB指令集两种，同时在各指令集中也分为高字节结尾（bigendian）和低字节结尾（littleendian）两种。ARMADS

ARMADS的英文全称为ARMDeveloperSuite，是ARM公司推出的新一代ARM集成开发工具，用来取代ARM公司以前推出的开发工具ARMSDT，目前ARMADS的最新版本为1.2。

ARMADS起源于ARMSDT，对一些SDT的模块进行了增强并替换了一些SDT的组成部分，用户可以感受到的最强烈的变化是ADS使用CodeWarriorIDE集成开发环境替代了SDT的APM，使用AXD替换了ADW，现代集成开发环境的一些基本特性如源文件编辑器语法高亮，窗口驻留等功能在ADS中才得以体现。

ARMADS支持所有ARM系列处理器包括最新的ARM9E和ARM10，以及XSCale等，除了ARMSDT支持的运行操作系统外还可以在Windows2000/Me以及RedHatLinux上运行。

ARMADS

ANSIC编译器-armccandtccISO/EmbeddedC++编译器-armcppandtcppARM/Thumb汇编器-armasmLinker-armlink

Windows集成开发环境-

CodeWarriorDebugger-AXDarmsd

可向前兼容格式转换器-fromelf

ARMADS工作流程

C++sourcemodule(s)ASMsource

module(s)Csource

module(s)fromelfROMformat

DisassemblyCodesizeDatasizeetc.ofromelf.oarmarLibrary.carmcpp-c

tcpp-carmcc-c

tcc-carmasm.cppELF

object

file(s)

withDWARF2debugtables.s.o.axfarmlinkLibrariesELF/DWARF2imageC/C++

SensitiveEditorC/C++

BrowserProject

ManagerARMADS—CodeWarrior-IDEARMADS—AXDDockingwindowsRegistersSource/DisassemblyMemoryDockingtoolbars Multi2000是美国GreenHills软件公司()开发的集成开发环境，支持C/C++/EmbeddedC++/Ada95/Fortran编程语言的开发和调试，可运行于Windows平台和Unix平台，并支持各类设备的远程调试。

Multi2000支持GreenHills公司的各类编译器以及其它遵循EABI标准的编译器，同时Multi2000支持众多流行的16位、32位和64位处理器和DSP，如PowerPC、ARM、MIPS、x86、Sparc、TriCore、SH-DSP等，并支持多处理器调试。Multi2000JEENI仿真器是美国EPI公司()生产的专门用于调试ARM7系列的开发工具。它与PC之间通过以太网口或串口连接，与ARM7目标板之间通过JTAG口连接。该仿真器使用独立电源。仿真器介绍—JEENI

仿真器介绍—TRACE32德国Lauterbach公司出品致力于开发全能型开发工具-仿真器，调试器成立于1979,最大最全的仿真器,调试器设计制造商TRACE32支持600种以上的微处理器.包括：AMD、ARM、Dallas、Hitachi、IBM、Intel等等通用性，更换仿真模块就可调试不同的芯片TRACE32－ICE支持60种以上的编译器，如：ARM、Borland、Tasking、CAD-UL、Greenhills等。TRACE32－I