调试器框中有什么?它到底是如何工作的

Question

我正在使用一个用于调试汽车嵌入式系统的iSystem调试器。

我不禁想知道这些盒子里是什么，它们到底是如何工作的。

我只知道一端是USB接口，另一端是JTAG接口。我猜会有电子设备将USB信号转换成TTL，但之后我就不确定了。

这个盒子只是负责通过JTAG接口(由我们控制)在我们的代码中实时设置断点，并通过USB将有关MCU状态的信息传递给我们吗？到底是什么让它变得如此复杂和昂贵？

Answer 1

在大多数现代处理器上，大多数用于调试的繁重工作都是在芯片上执行的。在芯片调试变得普遍之前，在线仿真器非常复杂，甚至更昂贵-我记得我为一个Intel8051项目租了一个仿真器，每周的租金可能比大多数JTAG pod的成本还要高。它也是一个很大的书本大小的平板，上面有一个昂贵而脆弱的调试探头，你把它插到主板上，而不是插到处理器里。

即使片上调试提供诸如指令级单步执行、断点以及存储器和寄存器访问等服务，调试主机也需要做一些工作。虽然这项工作通常由主机PC执行，但在更昂贵的调试硬件解决方案中，它通常在调试器接口上实现。

例如，GNU调试器GDB需要一个"GDB存根“-主机调试器软件和目标硬件之间的软件接口。GDB存根可以在目标上运行-例如，对于Linux，这允许在没有任何调试硬件的情况下通过网络甚至串行接口进行“远程调试”，但不适合裸机和板启动调试。在其他情况下，存根在主机上运行-例如，通用OpenOCD为非常简单的JTAG片上调试硬件提供了这一点。在更昂贵的调试器中，存根可能在调试器硬件本身上运行，因此硬件必须具有处理能力。

JTAG的物理接口或专有的片上调试接口是微不足道的。使用诸如OpenOCD之类的主机驻留调试软件的实现根本不需要非常复杂。事实上，在PC有用于打印机连接的并行端口的日子里，可以使用它来驱动JTAG信号，因此硬件完全是哑巴-所谓的"Wiggler“设计。简单现代“摇摆器”型设计也是愚蠢的，但通常需要USB转并行端口设备芯片或小型微控制器来执行该功能。这些通常是相当慢的。

更复杂的调试器通常包含一个微控制器，为JTAG提供USB设备接口和更快的I/O。支持调试跟踪的设备需要相对较高的I/O速度和快速传输大量数据的能力。

https://www.isystem.com/products/hardware/on-chip-analyzers.html的所有iSystem调试器还具有以太网连接和大型高带宽板载调试跟踪缓冲器，以及模拟和数字输入，用于在代码调试的同时监控连接的系统。它们似乎比您所描述的“一端是USB接口，另一端是JTAG接口”的典型低端调试器要复杂得多。这表明它们具有超越简单调试器的功能。

iSystem设备还支持多个体系结构，其中大多数低成本解决方案是特定于体系结构的，或者依赖主机来支持多个体系结构。没有什么特别的东西使它们在硬件级别上特定于体系结构。

归根结底，您支付的价格与物理硬件的成本几乎没有关系-35美元的Raspberry Pi可能比最复杂的JTAG调试器具有更大的能力。这些设备，特别是高端设备的销量较低，开发成本相对较高，因此您支付的是摊销的开发成本、专业知识以及供应商/制造商提供的持续销售和技术支持。作为一名开发人员，如果你谋生并且你的公司盈利，你会意识到这些东西不是免费的。查看iSystem文档，您也不仅仅是购买了硬件-软件包中还包括了WinIDEA调试软件-这是一个见仁见智的问题，我对此并不熟悉。

如果“一端是USB接口，另一端是JTAG接口”满足了您的调试需求，那么您可能不需要像iSystem这样复杂的设备。它支持示波器和逻辑分析仪的功能，但与代码指令跟踪同步-对于复杂系统非常强大。

Answer 2

到底是什么让它变得如此复杂和昂贵

没什么。但这些产品的销售量很小--我预计特定调试器的销售量在1k到10k之间，甚至更少。

但您仍然有固定的开发成本-无论是硬件还是软件。这导致了与硬件无关的高单位成本。

这样的盒子里是什么

通常是一些支持USB的微控制器和一个电平移位器，有时带有隔离功能(汽车ISP应用程序需要这些功能)。