痞子衡嵌入式：MCUXpressoIDE下在线调试时使用不同复位策略的现象总结

  • Z时代
  • 2024-01-10
  • 分类：综合

编程

　　大家好，我是痞子衡，是正经搞技术的痞子。今天痞子衡给大家分享的是MCUXpresso IDE下在线调试时使用不同复位策略的现象总结。

　　本篇实际上是《IAR在线调试时设不同复位类型可能会导致i.MXRT下调试现象不一致》的同系列篇，计划中痞子衡是要把几大经典IDE（IAR EWARM、Keil MDK、MCUXpresso IDE）下的复位策略都写一遍，但一直没抽出时间。今天痞子衡恰好帮助一位印度同事解决了在客户板子上使用MCUXpresso在线调试的问题，因此顺便认真研究了下MCUXpresso IDE下复位策略，特地分享给大家。

　　在读本文前，最好把痞子衡先前写过的一篇 《MCUXpresso IDE下使用J-Link下载算法在Flash调试注意事项》 浏览一下，本文要探讨的问题比先前那篇文章要更深入。

  • Note: 痞子衡测试的MCUXpresso IDE版本是v11.3.0_5222。

一、在客户板卡上遇到的调试问题

　　先来回顾下客户遇到的调试问题。据印度同事介绍，客户自己设计的i.MXRT1052板卡，使用的Flash是Cypress生产的S25FL128LAGMFI01，客户寄了一块样卡给我同事，我同事在客户板卡上随便找了个SDK里的hello world工程（MCUXpresso IDE）去在线调试，调试器是恩智浦的LPC-Link2。

　　i.MXRT1050 SDK工程里默认选择的下载算法是适用官方EVK上默认Hyper Flash的，并不适用客户这块板卡上的QSPI Flash，因此印度同事为客户制作了一个LinkServer Flash Driver（MCUX下载算法），使用这个新制作的下载算法可以去下载（至少从MCUX的下载日志里可以看到Flash Write Done），但是断点没能停在main函数，因此无法单步调试，而且在IDE里检查0x60000000处空间，看到的是如下无效数据，就像是程序根本没有下载进去，这到底是怎么回事？痞子衡接下来就先为大家分析MCUXpresso IDE下复位策略，最后再给大家解谜。

　　关于LinkServer Flash Driver的制作可参考痞子衡之前写过的 《串行NOR Flash下载算法(MCUXpresso IDE篇)》，但其实这个客户选择的S25FL128LAGMFI01就是块普通的符合JEDEC SFDP标准的QSPI NOR，在MCUXpresso IDE安装目录下的MIMXRT1050_SFDP_QSPI.cfx算法是可以直接使用的（路径是 MCUXpressoIDE_11.3.0_5222ideinariesFlash）。

二、MCUXpresso IDE调试机制与调试分类

　　关于MCUXpresso IDE下的调试机制原理在 MCUXpressoIDE_11.3.0_5222MCUXpresso_IDE_User_Guide.pdf 手册里并没有找到设计性的介绍，虽然手册里一共有如下四个章节涉及到了下载调试，但更多是介绍如何在IDE里使用下载调试功能。

10. Debug Solutions Overview
11. Debugging a Project
14. The GUI Flash Tool
15. LinkServer Flash Support

　　不过调试机制在各IDE上大同小异，设计理念都是一致的，这部分建议参考 《IAR在线调试时设不同复位类型可能会导致i.MXRT下调试现象不一致》 里的一、二章节。

三、复位类型全解析

　　好了，现在我们进入正题，开始介绍MCUXpresso IDE下复位类型。我们知道不同硬件仿真器下复位功能有差异，痞子衡主要介绍i.MXRT上两种最常用的仿真器：J-Link和DAPLink。此外不管是哪种仿真器，其都借助了Cortex-M7内核功能，内核在SCB模块的AIRCR寄存器中集成了复位的支持，详见 《IAR在线调试时设不同复位类型可能会导致i.MXRT下调试现象不一致》 的 3.1 Cortex-M7复位功能 小节。

3.1 J-Link复位类型

　　MCUXpresso IDE下设置J-Link复位类型一共有如下图所示三处，其本质上都是借助Jlink底层命令，具体可在 SEGGERJLink_V686fDocManualsUM08001_JLink.pdf 文档中的 Supported remote (monitor) commands 小节里的reset命令以及 List of available commands 小节里的SetResetType命令里找到详细解释。

　　UM08001_JLink.pdf 文档中的 7.10.2 Strategies for Cortex-M devices 小节一共列出了如下三种复位类型：

  • Normal（复位编号0）：默认的复位策略，对于i.MXRT来说等同于Core and peripherals方式

  • Core（复位编号1）：借助Cortex-M内核模块SCB中的AIRCR寄存器的VECTRESET位功能来复位Core

  • Reset Pin（复位编号2）：通过拉低J-Link的RESET引脚（一般也会接到MCU reset脚）来复位MCU

　　上图复位类型设置框中的三处设置，虽然都能使能复位操作，但是阶段不同，其中红框2处设置是的下载前操作，红框3处设置是下载后的操作，红框1处设置是执行前的操作。如果你对这个顺序不了解，可以做个试验，比如我们在红框3处设置复位类型1，在红框1处设置复位类型2，进入调试后在日志窗口找到JLinkServer日志，在日志中查看具体顺序。

　　在实际使用中，痞子衡推荐不使能红框1中的"Reset before running"选项，并且仅在红框3中设置复位类型，经测试这种方式与其他IDE下的调试体验最一致。但还是有如下两点注意事项：

  • Note1: 复位命令后，必须增加一个monitor reg pc设置，否则无法正常调试。

  • Note2: 复位类型是0的情况下，如果此时BootROM没能正常启动App（即应该不能正常调试），但在IDE界面里有时候还是会停在main函数，这其实是假象（应该跟cache有关），并不能正常调试，点击suspend按钮就能看到跑飞。

3.2 LinkServer复位类型

　　LinkServer即对应DAPLink调试器，是MCUXpresso IDE默认的调试器类型，IDE里为这个默认调试器实现了友好的复位类型选项。

　　上图复位类型设置红框1中的“Reset handling”一共提供了五种复位选择。这五种复位除了SOFT外，其余都不会主动设PC指针，默认全靠breakpoint去触发调试。

  • Default：等同于于SYSRESETREQ方式

  • SYSRESETREQ：借助Cortex-M内核模块SCB中的AIRCR寄存器的SYSRESETREQ位来同时复位MCU外设模块

  • VECTRESET：借助Cortex-M内核模块SCB中的AIRCR寄存器的VECTRESET位功能来复位Core

  • SOFT：直接将CPU的PC指针重置到应用程序入口函数，相当于软复位

  • 空：等同于SYSRESETREQ方式

　　同上节JLink复位类型一样，LinkServer下也提供了额外的Commands设置（红框2/3），具体命令写法需查看 MCUXpresso_IDE_User_Guide.pdf 手册，本文就不详细介绍了。

　　关于Reset handling选择SOFT方式的结果，有一点需要特别指出，我们在如下对应日志里可以看到，下载完成后调用了soft reset并且从0x60000000处拿了SP和PC，即MCUXpresso IDE认为下载首地址就是程序中断向量表起始地址，这个假定在i.MXRT的XIP工程上其实是不成立的，我们知道正确的中断向量表起始地址应该是0x60002000。如想让MCUXpresso IDE拿到正确的SP/PC，应该在XIP工程预编译选项里把XIP_BOOT_HEADER_ENABLE设成0（也可以研究下在红框3中增加LinkServer命令去设置PC），否则没法正常调试。

四、复位类型对在线调试的影响

　　复位类型对在线调试的影响分两种：一、是否影响应用程序正常调试；二、是否影响应用程序正常运行。对于第二点，因为应用程序的设计差异，无法确定复位类型的不同导致的未复位模块对其产生何种影响，因此我们暂不讨论这点，我们主要看第一点。

　　设置不同的复位类型是否影响应用程序正常调试（能否停在程序入口函数，能否进行单步）？痞子衡在MIMXRT1050-EVKB上实测了SDK里的led_blinky例程，选取了flexspi_nor_debug（在Flash）build做了很多组测试，结果如下：

例程Build

仿真器

复位类型

BootMode

调试现象

flexspi_nor_debug

J-Link

monitor reset 1

2"b01 - SDP

2"b10 - Flash Boot

正常下载与调试

flexspi_nor_debug

J-Link

monitor reset 0/2

2"b01 - SDP

正常下载，无法调试

flexspi_nor_debug

J-Link

monitor reset 0/2

2"b10 - Flash Boot

正常下载与调试

flexspi_nor_debug

LinkServer

- SOFT

2"b01 - SDP

2"b10 - Flash Boot

正常下载与调试，注意程序不能含XIP头

flexspi_nor_debug

LinkServer

- 除SOFT外其余四种

2"b01 - SDP

正常下载，无法调试

flexspi_nor_debug

LinkServer

- 除SOFT外其余四种

2"b10 - Flash Boot

正常下载与调试

　　从上表的测试结果，我们可以得到如下结论：

  • 结论1：在Flash调试，要想正常调试，要么不复位片上外设（保留Flashloader对FlexSPI等模块的初始化），要么启动模式设成Flash Boot（让BootROM完成FlexSPI等模块的初始化），因为Clock/GPIO/FlexSPI的初始化必须保留，CPU才能正常获得Flash里指令。

  • 结论2：JLink复位下，MCUXpresso IDE调试体验与其他IDE是一致的。

  • 结论3：LinkServer复位下，MCUXpresso IDE下VECTRESET方式复位达不到其他IDE下同等方式的效果，因为初始PC无法得到。

五、客户板卡上调试问题的原因

　　最后回到客户板上的问题，痞子衡的印度同事其实是非常有经验的，板卡启动模式设置，Flash下载算法，工程里的FDCB头全部都是正确的，但是经查明板卡i.MXRT1052芯片的eFuse中BOOT_CFG2[3]位被烧写成了1，即芯片进入了inifnite loop模式，PC永远停在BootROM里，客户App不会被启动，因此无法硬复位后进调试。

　　BootROM中系统初始化函数里对BOOT_CFG2[3]位的处理代码：

volatile uint32_t infinite_loop;
void SystemInit (void)
{
#if ((__FPU_PRESENT == 1) && (__FPU_USED == 1))
  SCB->CPACR |= ((3UL << 10*2) | (3UL << 11*2));    /* set CP10, CP11 Full Access */
#endif /* ((__FPU_PRESENT == 1) && (__FPU_USED == 1)) */
    TRACE("BootROM: SystemInit
");
    rtwdog_disable();
    /* Below codes is used for issue troubleshooting on real chip */
    if ((ROM_OCOTP_INFINITE_LOOP_VALUE() == 1) && (ROM_OCOTP_DIR_BT_DIS_VALUE() == 0))
    {
        infinite_loop = 1;
        while(infinite_loop)
        {
        }
    }
    // 代码省略
}

　　至此，MCUXpresso IDE下在线调试时使用不同复位策略的现象总结痞子衡便介绍完毕了，掌声在哪里~~~

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