Запуск отладки в Eclipse с использованием FTDI JTAG

Разработанный код не всегда выполняется корректно, в таких случаях бывает полезно просмотреть содержимое внутренних регистров микроконтроллера, подключив к нему адаптер JTAG.

Для того, чтобы пользоваться отладкой в интегрированной среде разработки Eclipse, необходимо установить плагин для отладки. В качестве такового будем использовать Zylincdt Plug-in.

Для того, чтобы его загрузить с сети интернет, необходимо запустить Eclipse и выбрать в меню «Help» пункт «Install New Software…» .Далее в окне «Install» нажать на кнопку «Add…» . В окне «Add site» Вам будет предложено ввести имя и расположение плагина, как показано на рисунке

Надпись «Duplicate location» у меня появилась в связи с тем, что плагин был ранее уже установлен мною.

Далее необходимо нажать на кнопку «OK» и приступить к установке плагина

Если Ваш компьютер «ходит» в интернет через прокси-сервер, то придется еще дополнительно настроить в Eclipse использование прокси.

Для этого войдите в меню «Windows -> Preferences» и в открывшемся окне «Preferences» выберите «General -> Network connections»

В выпадающем списке «Active Provider» выбираем «Manual» и для схем «HTTP» и «HTTPS» жмем на кнопку «Edit», после чего выбираем IP-адрес и порт прокси-сервера. Если Вы не знаете адрес и порт прокси, то эти настройки можно подсмотреть в Вашем интернет-браузере, используемом на компьютере с доступом в интернет через прокси-сервер или спросить у системного администратора.

Жмем кнопку «Apply» , потом «ОК» и выполняем вышеописанную процедуру установки плагина.

Для более ясного представления процесса отладки в Eclipse я нарисовал схему взаимодействия всех участвующих в отладке элементов

Из схемы видно, что физический ( или аппаратный ) интерфейс состоит из двух кабельных соединений:

1.USB-кабель между персональным компьютером ( PC ) и адаптером JTAG

2.JTAG-кабель IDC20 — IDC20 между адаптером и целевой платой

На персональном компьютере запускается программный сервер ( утилита ) openocd при подключенном JTAG -адаптере и целевой плате. Openocd через драйвер адаптера взаимодействует с ним и кроме отладки также поддерживает режим программирования Flash-памяти целевого микроконтроллера.

Openocd имеет интерфейс командной строки.

Запущенный программный gdb-сервер под названием openocd ожидает подключения программного gdb- клиента, который в нашем случае( при использовании Sourcery G++ ) именуется как arm-none-eabi-gdb.

Интерфейс между клиентом и сервером реализован на основе TCP/IP- сокетов, поэтому подключенный адаптер и запущенная Eclipse могут находиться как на одной, так и на разных машинах.

Плагин ZylinCDT обеспечивает графическое отображение в окне Eclipse полученной от адаптера отладочной информации.

Процесс отладки можно также выполнять в консольном режиме, используя командную строку вместо IDE Eclipse.

Такой способ отладки используют настоящие компьютерные ГУРУ .

Консольный режим также может пригодиться и начинающим разработчикам для выявления неисправности в отладочной цепочке путем тестирования всех элементов по отдельности.

Стоит отметить, что программный отладчик openocd распространяется в исходном коде, поэтому скомпилировать его можно самостоятельно. В операционных системах семейства Linux именно так это и делается. Для установки openocd на windows- машину можно воспользоваться готовым установочным пакетом, например openocd 0.4.0 ( скачать ).

Openocd версии 0.4.0 для работы с FT2232 JTAG адаптером использует библиотеку libusb, поэтому для нашего адаптера FTDI_JTAG необходимо переустановить драйвер канала A ( к которому подсоединен JTAG интерфейс ).

Для этого кликните правой клавишей мышки на иконке «Мой компьютер» ( только не на ярлыке ) и войдя в свойства системы на вкладке «Оборудование» выберите «Диспетчер устройств»

В диспетчере устройств открываем «Контроллеры универсальной последовательной шины USB» и выбираем «USB Serial converter A».

Обратите внимание, что адаптер в этот момент должен быть подключен к компьютеру, иначе в списке USB-устройств его не будет.

Тепер настало время установить новый драйвер , использующий библиотеку libusb. Для этого зайдите в каталог установленной openocd и распакуйте архив с драйверами из подкаталога «drivers».

Далее следует стандартная процедура установки драйверов в Windows

После установки драйвера в списке диспетчера устройств появиться дополнительный раздел под названием « libusb-win32-devices»

Теперь, когда драйвера успешно установлены, можно подключить ftdi jtag — адаптер к компьютеру и проверить его работу с помощью openocd.

Вспомним схему отладки, нарисованную мною выше. Важно понимать , что EclipseCDT и ZylinCDT лишь предоставляют интерфейс пользователю, реальная отладка происходит благодаря связке JTAG — OpenOCD — arm-none-eabi-gdb.

Программный сервер OpenOCD имеет интерфейс командной строки и предоставляет пользователю необходимые команды, в том числе для программирования Flash-памяти микроконтроллера.

Таким образом «прошить» микроконтроллер можно командами OpenOCD, не запуская отладку в Eclipse.

Для проверки работоспособности адаптера запустим командный интерпретатор через «Пуск-> Выполнить … », далее набираем команду « cmd» и жмем клавишу «OK».

Подключаем FTDI JTAG к компьютеру, зеленый светодиод возле разъема USB-порта адаптера должен засветиться, что свидетельствует о присутствии напряжения +5В на плате адаптера.

В командной строке необходимо набрать следующую команду

openocd -f interface/ftdi_jtag.cfg

Но прежде необходимо скопировать файл ftdi_jtag.cfg в каталог «interface» в подкаталогах openOCD.

Содержимое файла ftdi_jtag.cfg следующее

interface ft2232

ft2232_device_desc «USB <-> Serial Cable A»

ft2232_layout usbjtag

ft2232_vid_pid 0x0403 0x6010

В результате в окне интерпретатора Вы увидите сообщение с заголовками «Warn» , «Info», «Error», которое свидетельствует о том, что адаптер подключен и найден конфигурационный файл ftdi_jtag.cfg .

В противном случае будет выведено одно из сообщений

Error: unable to open ftdi device: device not found

Если не обнаружен адаптер , или же в случае отсутствия ftdi_jtag.cfg, будет выведено сообщение

Can’t find ftdi_jtag.cfg

Следующим шагом станет присоединение целевого устройства. В качестве такового будем использовать одну из плат на основе микроконтроллера с ядром Cortex-M3 из семейства STM32.

В продаже имеется недорогая плата от компании Olimex STM32-H103 или же еще более дешевый ее аналог STM32F103-HB от BRAVEKIT .

Также возможно изготовить макетную плату на основе одного из представителей семейства STM32 самостоятельно.

Аналогичным описанному ранее образом вводим в командной строке

openocd -f interface/ftdi_jtag.cfg -f target/stm32.cfg

В отличии от файла ftdi_jtag.cfg второй конфигурационный файл stm32.cfg не нужно никуда копировать, поскольку он уже находиться в подкаталоге «target» основного каталога openocd.

Я использую в своих экспериментах плату STM32F103-HB.

Чтобы сократить длину команды вызова OpenOCD, можно дописать в файл ftdi_jtag.cfg еще одну строчку

source [ find target/stm32.cfg ]

Вызов команды запуска OpenOCD будет выглядеть так:

openocd -f interface/ftdi_jtag.cfg

В результате выполнения этой команды произойдет запуск gdb-сервера OpenOCD.

Поскольку используемая мною плата STM32F103-HB является аналогом платки STM32-H103 от Olimex, то пример проекта под Eclipse можно взять с сайта Olimex.

Распаковав архив заходим в подкаталог «stm-h103» и копируем с него файл «main.out» куда-нибудь неглубоко, например ( как у меня ) в H:\ARM\main.out.

Хочу отметить, что новая платка STM32F103-HB уже прошита примером от Olimex для stm32-h103.

Теперь необходимо запустить gdb-клиента под названием arm-none-eabi-gdb. Для этого откроем еще одно окно командного интерпретатора в Windows и введем в командной строке

arm-none-eabi-gdb H:\ARM\main.out

В результате проведенных манипуляций в окне интерпретатора появится приглашение для ввода команд «<gdb>»

Теперь уделим немного внимания теории происходящего. Запущенный ранее сервер в лице openocd ожидает входящего соединения по протоколу TCP/IP , прослушивая порт номер 3333. Запустив клиента arm-none-eabi-gdb мы еще не установили соединение с openocd, для этого нам необходимо ввести в командной строке «<gdb>» следующую команду

<gdb> target remote localhost:3333

Запись «localhost:3333» указывает IP-адрес и номер порта для соединения .

Соединение с OpenOCD установлено, но наша прошивка все еще не загружена . Для загрузки прошивки необходимо сначала выполнить команду останова процессора ( обратите внимание, что перед всеми командами openocd используется «monitor»).

<gdb> monitor soft_reset_halt

Останов процессора визуально можно определить по состоянию зеленого светодиода «STAT» на плате STM32F103-HB, он перестанет мерцать.

Следующей последовательностью команд мы загрузим прошивку, установим точку останова на входе в функцию «main» и запустим только что загруженную прошивку на выполнение.

Первая команда загружает прошивку во FLASH-память микроконтроллера. Поскольку в память нашего контроллера уже загружена прошивка, то можно не выполнять загрузку

<gdb> monitor flash write_image erase unlock H:/ARM/main.out 0x08000000 elf

После загрузки прошивки необходимо выполнить аппаратный сброс процессора, для этого нужно нажать на клавишу «RESET», после чего светодиод «STAT» снова заморгает.

Снова выполним останов процессора.

<gdb> monitor soft_reset_halt

Далее назначим точку останова на входе в функцию main и запустим программу на выполнение, таким образом код выполниться до точки входа в main.

<gdb> break main

<gdb> continue

Теперь можно просматривать содержимое памяти контроллера, выполнять код по шагам

<gdb> step

Целью такого детального описания работы отладчика является отнюдь не пропаганда использования командной строки при отладке ( хотя, как вариант ).

Зная принцип работы отладочной системы можно не переживать по поводу выводимых в Eclipse ошибок при запуске отладки, ведь в данном случае Eclipse всего лишь предоставляет удобный пользовательский интерфейс.

Настало время вернуться к настройке интегрированной среды разработки Eclipse CDT для использования отладки.

Копируем каталог проекта stm_h103 от Olimex в рабочее пространство Eclipse и при запуске указываем этот каталог.

Далее выбираем «File -> Import» и в открывшемся окне «Import» на вкладке «General» указываем «Existing Projects info Workspace» .

Жмем «Next» и далее выбираем размещение импортируемого проекта

После нажатия на клавишу «Finish» проект появиться в окне «Project Explorer»

Сначала необходимо выполнить настройку параметров openocd. Этого можно и не делать, но тогда придется всякий раз запускать openocd вручную из командного интерпретатора.

Для этого выбираем в главном меню «Run -> External Tools -> External Tools Configurations… » или же нажимаем на кнопку «External Tools».

В открывшемся окне жмем на кнопку «New launch configuration» , выбираем название конфигурации «openocd_conf» и заполняем остальные поля как на рисунке

Файл ftdi_jtag.cfg должен находиться в каталоге проекта.

На вкладке «Common» устанавливаем галочку «External Tools».

В заключении конфигурации нажимаем на кнопки «Apply» и «Close ».

Теперь в разделе «External Tools » появиться новая конфигурация под названием «openocd_conf» и вместо запуска из командной строки openocd будет достаточно нажать на «openocd_conf» в разделе меню «Run -> External Tools » .

Теперь необходимо выполнить конфигурацию клиентской части gdb-отладчика. Для этого выбираем в меню «Run -> Debug Configuration » , далее в окне конфигурации выбираем «Zylin Embedded debug( Native )» и создаем новую конфигурацию отладки под названием «gdb_conf»