浅谈TRACE32仿真器对CPU模块的调试技术

彭丽娟 ,曹旭 ,刘陶

中国航空工业集团公司西安航空计算技术研究所  陕西西安  710065

摘要:面对含处理器等设备的航空信号电路板件工艺越来越复杂化,其维护调试与故障定位困难提高的问题,通过使用TRACE32调试器编写并安装测试软件,并在其操作流程中通过监控查看集成的系统板件内存空间,结合对传统信号设备的实际应用,就可以识别软硬件的异常并由此找出问题成因,从而确定问题所在。而文章讲述的一个CPU电路板,检测的时候显示该模块不能正常运行,所以采用TRACE32仿真器来检测排故,十分有意义。

关键词:TRACE32仿真器;CPU模块;调试技术

TRACE32,是由德国公司Lauterbach集团所研究设计的一款仿真检测工具。TRACE32身为一个真实地系统化、灵活性的网络模拟器能够合并成多个项目,能够支持网络方案设计、实验室内单机方案设计、异地光纤方案设计等,它还具备了完全模块化、积木型的架构、可支援JTAG和BDM等接口技术和各种CPU,并可以提供软件解析、设备解析、波形解析和测试等强大功能。本章将讲述在CPU电路板上,通过TRACE32仿真器实现排故的另一种方式。

1TRACE32概述

1.1平台概述

TRACE32是由联邦德国Lauterbaeh有限公司研究设计的一款模拟检测开发工具。TRACE32是一个真正集成、通用性的系统仿真仪,能够合并成多个操作系统。无论在局域网、单机、还是光纤网络系统,TRACE32系统软件作为一个通用的、模块化的系统仿真和软件测试工具具有很大的优点。TRACE32包含双端口储存技术、即时多个任务体制、以太网接口、光纤通信技术、多CPU检测技术、软件代码遮盖技术、根据中断点电脑操作系统的运行内存解决技术、多级别开启等。该操作系统工具的设计与接口相当多样化,并支援六十余种编译器、20余种实时多任务操作系统、十几种工作模式,所以具备了相当强的通用度。

1.2常用模块

TRACE技术性现阶段广泛用于航空公司线路板部件(包括PowerPC等处理器)的定期检查维护保养，应用的机器包括开关电源调试和对应的调试电缆线。

1.2.1Power Debug调试器

TRACE32网络检测时的主要使用调试程序是PowerDebug,主要用来对各型处理器实行网络调整,文中使用的机型是LA一3505Power—Debug—PRO,其具体特征为:①具有通用的BDM调整和JTAG控制器,并能够兼容各种BDM和JTAG调试器;②具有USB二点零接13、1 Gbit/100 Mbit/lO Mbit速率以太网端口和测试总线的扩展端口;③传输速率最高达1000 DMIPS/500 MHz。

1.2.2 Debug Cable调试电缆

为能全自动测试各种类型数据信息处理器,TRACE32除错仪需要与测试线缆同时通过。在不同类型的数据信息处理器的每一根测试线缆,由调试者通过测试线缆直接联系到数据信息处理器的JTAG端口号。支持的主要处理器系统软件。如ARM/XCALE、POWER architecture、MIPS32/六四、Intel、x86、AVR32、MSP430,以及许多类别的商用CPU。

2电路组成

集成电路一般由CPU,SDRAM,FLASH、逻辑电路等所构成。

2.1处理器

采用Freescale公司性能卓越低输出的MPC8245数据处理器。数据处理器搭载了MPC 603e核心和PCI桥、储存器控制、DMA控制器、可编终断控制和PC控制。适用浮点数测算、代码优化、16K字节命令缓存文件、16K字节数据缓存文件、电池管理每日任务等。

在本产品的设计中，CPU采用MPC8245TZU300D和TBGA封装形式。较大核心频率300MHz，关键电流量1.9V-2.1V，IO电流量3.0V~3.6V,温度-四十摄氏度-+105℃,典型功率为二点二W。本产品设计中,将MPC八千二百四十五核心频率设定为二百六十六MHz,约505.4MIPS,可以满足不小于五百MIPS的需求。

2.2 SDRAM

在这样的情况下，SDRAM主要用于存储用户的信息和程序，为程序执行和储存临时文件夹预埋储存空间。另一方面，MPC的8245应用速率更高的SDRAM控制板，其总宽设置为64位。MPC8245的SDRAM插口必须SDRAM器件，及与SDRAM的JEDEC规范适配。32位和64位选择项的长度主要用于网页浏览，共给予8个存储库，较大内存空间为1GB。本设计里用了四块SDRAM数据存储器MT48LC16M16A2，总容积为128 MB。但是由于SDRAM的时钟频率更快，因此在安装PCB时一定要考虑走线的宽和途径，以确保信息的准确性。在这里设置中，SDRAM的时钟频率设置为66 MHz，地址空间设置为OX00000000 ~ 0X07FFFFFF

，坐落于储存器中低端。

2.3应用FLASH

使用FLASH时,将4个AM29LV256MH-123REI处理晶片容量做到了一百二十八MB,每个FLASH可以以十六位的工作模式访问,MPC可以以八,245位或六十四位工作模式存取和使用FLASH。运用闪存技术用以储存用户程序,地址空间通常是0X780000~0X7FFFFFFF28。

3调试处理

该电路板在测试的同时,也发现了不能正常启动的问题情况,通过对TRACE32模拟仪的分析,在读出SDRAM的同时,也看到了本来应该很小的数据比特,竟然出现了一条的高位"1",是不正确的,由于数据出错,从而造成了该模块不能正常启动,进而分析又发现存储过程的FLASH芯片中,数据位与电源短路,使得该数据比特被拉高,也因此出现了常高,导致程序出错,从而该电路板不能运行,因此TRACE32模拟仪读出了SDRAM数据。

4应用实例

随着航空等电子设备科技的蓬勃发展,中国军事飞行器的数字化、集成化技术水平也获得了很大的增长,如FLASH等电子存储器技术在航空集成电路板中也获得了普遍的使用。在航空公司线路板的实践应用中，闪开焊状况是一个非常普遍问题。因此我们查验电路板上的闪存机器设备，例如读、写、擦等。仔细观察闪空间的出现异常和数字示波器部件对应的时间序列分析波型等。

在此次大检修工程中进行了初步检查,由于怀疑某型号航空通用信息处理系统电路板的FLASH存储器出现问题,因此以下采用了从TRACE32中创建的CMM文件进行将FLASH擦除并写入脚本,然后再进行重新使用FLASH的方式来确定问题点。

4.1原理分析

4.1.1桥接芯片格式

首先，界定分派部位具体的映射关系。PCI总线作为一种性能卓越的32位或64位详细地址数据信息重复使用总线安全通道，具备特性强、低成本、环境适应性强、数据信息与手机软件彻底适配等特点。通过上文的讲解,可分析出本电路板所采用的是以TsIL09—200IL桥联芯片为枢纽的PCI总线结构,而通过对桥联芯片TsIL09—200il的芯片手册进行检索即可知道,该模块采用了三十二位模式的HLP格式。

4.1.2nASH操作时序

依据闪存上班时间的指示，也有所不同。现阶段通航解决系统软件侧板里的闪存芯片型号规格为S29GL256GPl1TFl010，其工作中指示如下图3所显示。以程序编写实际操作为例子。依据电路的逻辑图，FPGA的latch-ad16-latch-ad129端口各自链接到FLASH地址线A0-a23；FPGA里的ADO~ADl5端口各自链接到flash数据线dq0-dqL5。HLP_AD[6:29]可视为LATCH—AD一6一LATCH—AD一29,对应于系统总线的A2。A25;数据线则仍为D31一D0。

特别注意的是，程序编写指令的初始位置由总线结构的0x555变成00x555，最右列入由下而上的十六进制表，应用的是根据flash的位置，即航空公司APP运用解决系统软件板根据flash的位置0x 555。因此初始指令位置是0xF8001554，随后数据是固定的，所以还是0xaaaaa。(通航数据处理平台电路板上的消费者FLASH是4块并行处理，手机充电线扩展到32位，因此数据信息扩展到0xaaaaa。因而，第二条指令的位置是0xF8000AA8，数据是0x5555555;第三个命令位置是0xF8001554,数据结果是0xAOAOAOA0。但由于在PowerPC结构下应采用最大端模型三十二位寻址,故在CMM文档中必须标注相关的"%BE"(大端模型)和"%LONG"(32位模型)控制字。

4.2软硬结合测试法

要注意的是，以上方式不限于系统软件的应用。在系统软件的前提下，经常需要查验各种各样实验仪器的硬件配置，便于最准确有效进行故障定位。从总体上，在手机中访问地址空间时，用数字示波器观查其时钟频率波型，主要是检验存不存在操纵信息缺少、详细地址/手机充电线多少、数据信号半高难题。并找到失败的原因。但为了恰当定位有问题的信息是否在协调器，并且通过故障处理芯片分辨信息有没有问题，从总体上便是读写能力方式，必须规范使用阴极射线管。

该例研究的具体故障原因为:如果某器件由桥联芯片Tsil09与FLASH连接,且由于桥联器件采用BGA封装可以检测到存储器引脚的正确位置,且检测后显示读操作的连接线位置正常而读操作某位数据线半高或不低,则可以初步确定是由桥联芯片元件脱焊而引起的电路存在故障。

5结束语

综上所述,就CPU功能而言,如果是时钟、电源、复位三个功能都正常,那么CPU处理器也就能够顺利运行,也能够用TRACE32仿真器对功能进行测试;这种做法十分富有特色。

参考文献

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