デバッグ機能の分類
- デバッグ制御インターフェイス : CPU制御を行う。ブレークポイントやプログラムカウンタの増加(実行)など
- トレース機能: 実行履歴を出力する機能。デバッガではいちいち実行を止めるため、実際の速度で動かしたときのタイミング問題などを検出するのは難しい。そこでトレース機能が必要になる。
デバッグ制御インターフェイス
- ICE: in-circuit emulator CPU の代わりに回路中のCPUをエミュレーションするもの。元々は専用の IC だったが、最近のMCUはオンチップエミュレータとなっている。
- JTAG デバッグ制御インターフェイス。元々はデバッグ用ではなく検査用。5線で通信する。各ピンの状態がわかる (バウンダリスキャン)、というのが本来の用途。
- JTAG エミュレータ: JTAG をデバッグ制御として、オンチップエミュレータを操作する形のICE
- SWD デバッグ制御インターフェイス 2線ですむ。ARM MCU はこれが主流。デバッグ専用で、検査ポートとしては使えない (バウンダリスキャンはできない)。プロトコルは32bit値のR/Wに特化している。
JTAG も SWD も CPU 内部のレジスタを読み書きすることで、CPU 側にある任意の機能を呼び出している。なので、デバッグプロトコルは JTAGとSWDの上に乗っており、CPU によって異る。
トレース機能
- ETM: Embedded Trace Macrocell 分岐のたびにPC情報を得ることでトレースする。
- SWV: Serial Wire Viewer PCをサンプリングすることでトレースする。(サンプリングなので抜けが発生しうる)
(高級な print デバッグを想像するとよい。が、自分は使ったことがないのでわからない)
ARM 関連
- CMSIS-DAP: Cortex Microcontroller Software Interface. Standard - CoreSight Debug Access Port . ARM が定義した USB と SWD/JTAG インターフェイスのプロトコル
- ARM CoreSight: ARM Core 内のデバッグ用コンポーネント
USB から CMSIS-DAP を使って JTAG/SWD を操作し、CPU 内部の CoreSight に接続する、という感じ。
USB デバッガ
- SEGGER J-Link: JTAG/SWD を USB 経由で扱うインターフェイス
- ST-Link: STM8/STM32 専用の JTAG/SWD を USB 経由で扱うインターフェイス
- LPC-Link2: CMSIS-DAPデバッガにしたり SEGGER J-Link にしたり Redlink にしたりできるボード。
このへんややこしいが、「SERGGER J-Link」はデバッガハードウェアの名称でもあり、USB 接続時のプロトコルでもある。
ST-Link も同様で、ST-Link2 ST-Link3 というデバッガハードウェアもあるし、USB 接続時のプロトコルでもある。
LPC-Link2 は USB 接続時のプロトコルとして SEGGER J-Link / CMSIS-DAP / Redlink (nxp の独自プロトコル) を切り替えられるボード。
結局どのプロトコルでも、同じCPUならできることは一緒。だが、ホスト側のドライバの関係でパフォーマンスに違いがでることがある。
