Keil MDK使用J-LINK分别在Sram，Nor Flash以及Sdram中调试代码的原理和方法

一、概述

MDK开发ARM裸机程序时，在调试阶段通常是先让程序在SDRAM中执行，以加快调试速度，也避免频繁烧写Nor Flash，因此需要知道如何指定程序在哪个位置执行。本文以realarm 2410开发板为例，进行描述。该开发板使用S3C2410A做为CPU，有2MB的 Nor Flash，以及64MB的SDRAM，4KB的SRAM。程序可直接在Nor Flash中调试和运行，如果代码小于4KB，也可以直接在SRAM中运行，然而在SDRAM 中运行，就需要事先用脚本初始化SDRAM，才能把程序加载到SDRAM中执行。

realarm2410使用Nor Flash时的内存映射，如下图：

图1

                                          

下面详细说明各种情况。

 

二、程序在Nor Flash中调试

由图1可见，CPU复位后PC指针为0，正好代码在Flash中执行，因此，无需修改PC指针，仅需在程序的初始化部分初始化SDRAM，以及分配好Stack以及Heap则可，要使用分散加载文件*.sct指定程序链接加载的位置，分散加载文件如下：

; *************************************************************

; *** Scatter-Loading Description File generated by uVision ***

; *************************************************************

LR_ROM1 0x0 0x00200000  {    ; load region size_region

  ER_ROM1 0x0 0x00200000  {  ; load address = execution address

   *.o (RESET, +First)

   *(InRoot$$Sections)

   .ANY (+RO)

  }

  RW_STACK 0x33ff3000   {  ; RW data

   *(STACK)

  }

  RW_HEAP 0x33ef3000   {  ; RW data

   *(HEAP)

  }

  RW_RAM1 0x30000000 0x04000000  {  ; RW data

   .ANY (+RW +ZI)

  }

  RW_IRAM1 0x40000000 0x00001000  {

   .ANY (+RW +ZI)

  }

}

分散加载文件LoadToFlash.sct

 

该分散加载文件把RO指定到0x0开始大小为0x200000的位置，即2MB的Flash中，RW指定在起始地址为0x30000000大小为0x4000000的64MB的SDRAM中，0x40000000开始的大小为0x1000的4KB的SRAM也作为RW区使用，而Stack则在SDRAM的0x33ff3000开始，Heap则在0x33ef3000开始。大小在初始化程序中指定，如下：

UND_Stack_Size  EQU     0x00000400

SVC_Stack_Size  EQU     0x00001000

ABT_Stack_Size  EQU     0x00000400

FIQ_Stack_Size  EQU     0x00001000

IRQ_Stack_Size  EQU     0x00001000

USR_Stack_Size  EQU     0x00001800

Stack_Size      EQU     (UND_Stack_Size + SVC_Stack_Size + ABT_Stack_Size + \

                         FIQ_Stack_Size + IRQ_Stack_Size + USR_Stack_Size)

                AREA    STACK, NOINIT, READWRITE, ALIGN=3

Stack_Mem       SPACE   Stack_Size

Stack_Top       EQU     Stack_Mem + Stack_Size

Heap_Size       EQU     0x00100000

                AREA    HEAP, NOINIT, READWRITE, ALIGN=3

Heap_Mem        SPACE   Heap_Size

 

那么，SDRAM除了20KB的Stack和1MB的 Heap外，都当成了RW。SDRAM分配图如下：

图2

 

总而言之，要实现Flash调试代码，需实现以下步骤：

1. 通过设计分散加载文件，指定RO在Flash，同时分配好其它的RW以及Stack和Heap的地址，并配置工程使用分散加载文件来链接；
2. S3C2410A.s要初始化SDRAM，并分配好Stack和Heap；
3. 工程中设置使用J-LINK为Flash编程，并设置好Flash的编程算法，勾选调试前需更新代码；
4. 在工程设置中设置为调试前更新代码；具体需特别说明的工程设置图如下：

图3：指定Link按照LoadToFlash.sct规则执行

 

图4：指定使用J-LINK/J-TRACK ARM来调试程序

 

图5：一定要勾选Update Target before Debugging

 

图5按下settings按键，设置Flash下载设置和编程算法，realarm2410使用的SST39VF1601，MDK有现成的编程算法，直接按下ADD按键，选择芯片型号则可，如图6。

图6：Flash编程设置

 

如此，在MDK中执行start debug则可进入Flash中调试代码了。

 

提供跑马灯程序的MDK工程，注意选择好Target为DebugInFlash。

跑马灯的MDK工程下载

 

三、程序在SRAM中调试

有了前面在Flash中调试所述的原理基础，设置为SRAM中调试就好办了，按以下步骤：

1. 要保证程序小于4KB，RO放到SRAM中；
2. 如果使用的RW段、Stack和Heap还是放到SDRAM中，那么依然要在S3C2410A.s中初始化；
3. Debug前要执行一个初始化脚本，因为SRAM 地址从0x40000000开始，因此需要在初始化脚本中把PC指针设置到0x40000000中；
4. 一定不可勾选调试前更新代码这个选项，否则start debug时会提示错误，实际上SRAM调试的代码不可烧写到Flash中执行。

附上分散加载文件和工程配置图如下：

; *************************************************************

; *** Scatter-Loading Description File generated by uVision ***

; *************************************************************

LR_ROM1 0x40000000 0x00001000  {    ; load region size_region

  ER_ROM1 0x40000000 0x00001000  {  ; load address = execution address

   *.o (RESET, +First)

   *(InRoot$$Sections)

   .ANY (+RO)

  }

  RW_STACK 0x33ff3000   {  ; RW data

   *(STACK)

  }

  RW_HEAP 0x33ef3000   {  ; RW data

   *(HEAP)

  }

  RW_RAM1 0x33000000 0x00e00000  {  ; RW data

   .ANY (+RW +ZI)

  }

}

图7：设置Debug的初始化文件为init_sram_RunFromSram.ini

 

init_sram_RunFromSram.ini文件如下：

FUNC void SetupForStart (void) {

// <o> Program Entry Point

  PC = 0x40000000;

}

SetupForStart();                        // Setup for Running

 

图8：不可勾选Update target before Debugging，可设为使用外部工具

 

提供跑马灯程序的MDK工程下载，注意选择好Target为DebugInSram。

跑马灯的MDK工程下载

 

四、程序在SDRAM中调试

有了前面所述的原理基础，设置为SDRAM中调试基本和SRAM的相似，但是，有以下两个不同点：

1. SDRAM不受4KB大小限制；
2. SDRAM需要初始化才能使用，因此在debug初始化文件中需要增加初始化SDRAM，并且把要调试程序的按照axf格式加载到SDRAM中；
3. 初始化程序S3C2410A.s中不可再初始化，因为debug初始化脚本已经初始化过了，而且加载了程序，如果再初始化那会把程序给破坏点了。

还是用分散加载文件指定RO、RW、Stack以及Heap的位置，把RO分配到SDRAM的起始的2MB中，其它和前面一样，文件如下：

; *************************************************************

; *** Scatter-Loading Description File generated by uVision ***

; *************************************************************

LR_ROM1 0x30000000 0x00200000  {    ; load region size_region

  ER_ROM1 0x30000000 0x00200000  {  ; load address = execution address

   *.o (RESET, +First)

   *(InRoot$$Sections)

   .ANY (+RO)

  }

  RW_STACK 0x33ff3000   {  ; RW data

   *(STACK)

  }

  RW_HEAP 0x33ef3000   {  ; RW data

   *(HEAP)

  }

  RW_RAM1 0x31000000 0x03000000  {  ; RW data

   .ANY (+RW +ZI)

  }

  RW_IRAM1 0x40000000 0x00001000  {

   .ANY (+RW +ZI)

  }

}

 

Debug初始化文件如下：

FUNC void SetupForStart (void) {

// <o> Program Entry Point

  PC = 0x30000000;

}

FUNC void Init (void) {

  _WDWORD(0x4A000008, 0xFFFFFFFF);      // Disable All Interrupts

  _WDWORD(0x53000000, 0x00000000);      // Disable Watchdog Timer

                                        // Clock Setup 

                                        // FCLK = 150 MHz, HCLK = FCLK/2 MHz, PCLK = HCLK/2 MHz

  _WDWORD(0x4C000000, 0x0FFF0FFF);      // LOCKTIME

  _WDWORD(0x4C000014, 0x0000000F);      // CLKDIVN

  _WDWORD(0x4C000004, 0x00043011);      // MPLLCON

  _WDWORD(0x4C000008, 0x00038021);      // UPLLCON

  _WDWORD(0x4C00000C, 0x001FFFF0);      // CLKCON

                                        // Memory Controller Setup for SDRAM

  _WDWORD(0x48000000, 0x22000000);      // BWSCON

  _WDWORD(0x4800001C, 0x00018005);      // BANKCON6

  _WDWORD(0x48000020, 0x00018005);      // BANKCON7

  _WDWORD(0x48000024, 0x008404F3);      // REFRESH

  _WDWORD(0x48000028, 0x00000032);      // BANKSIZE

  _WDWORD(0x4800002C, 0x00000020);      // MRSRB6

  _WDWORD(0x48000030, 0x00000020);      // MRSRB7

  _WDWORD(0x56000000, 0x000003FF);      // GPACON: Enable Address lines for SDRAM

}

// Reset chip with watchdog, because nRST line is routed on hardware in a way 

// that it can not be pulled low with ULINK

_WDWORD(0x40000000, 0xEAFFFFFE);        // Load RAM addr 0 with branch to itself

CPSR = 0x000000D3;                      // Disable interrupts

PC   = 0x40000000;                      // Position PC to start of RAM

_WDWORD(0x53000000, 0x00000021);        // Enable Watchdog

g, 0                                    // Wait for Watchdog to reset chip

Init();                                 // Initialize memory

LOAD .\led_InSdram.axf INCREMENTAL      // Download program

SetupForStart();                        // Setup for Running

脚本中的Init函数对寄存器的操作含义可以查阅S3C2410的寄存器手册，实现的就是关中断，看门狗，设置时钟，初始化内存控制器。LOAD .\led_InSdram.axf INCREMENTAL作用就是把led_InSdram.axf文件加载进去，axf为elf格式的文件，本身带有加载的地址，因此只要分散加载文件按这只正确了，编译链接后生成的axf文件就有了正确的加载地址；最后把PC设置到RO的基址0x30000000执行代码。

 

S3C2410A.s需关闭内存控制器的初始化功能，找到这一行代码：MC_SETUP        EQU     1；改为MC_SETUP        EQU     0。

 

提供跑马灯程序的MDK工程下载，注意选择好Target为DebugInSdrSram。并记得修改MC_SETUP        EQU     0。

跑马灯的MDK工程下载