在Vitis中調(diào)試ARM可信固件和U-boot

本文來(lái)自 XILINX 產(chǎn)品應(yīng)用工程師Stephen MacMahon

在本篇博文中，我們將探討如何在 Vitis 中調(diào)試 Zynq UltraScale 器件啟動(dòng)鏡像。這些啟動(dòng)鏡像包括 ARM 可信固件 (ATF) 和 U-boot。

本篇博文乃是系列博文中的一篇，此系列博文旨在探討如何在 Petalinux 鏡像中調(diào)試各種組件。 (更多系列博文請(qǐng)持續(xù)關(guān)注公眾號(hào)文章推送)

啟動(dòng)鏡像調(diào)試是任何定制板啟動(dòng)過(guò)程中不可或缺的一環(huán)，希望本篇博文能夠幫助用戶完整完成定制板啟動(dòng)鏡像的調(diào)試工作。即使您使用的是開(kāi)發(fā)板，本篇博文也將能夠提供有關(guān)啟動(dòng)鏡像在 Zynq UltraScale 器件上的工作方式方面的諸多實(shí)用見(jiàn)解。

啟動(dòng)鏡像的生成途徑多種多樣。用戶可以使用 PetaLinux/Yocto，或者也可以從 GiT 源代碼手動(dòng)構(gòu)建鏡像。本文將演示如何使用 PetaLinux 2020.1 來(lái)為 Zynq UltraScale 器件創(chuàng)建啟用調(diào)試功能的啟動(dòng)鏡像。

PetaLinux 流程：

在此次演示中使用的是 ZCU104 板，但其中步驟應(yīng)適用于所有 Zynq UltraScale 器件。

在 images/Linux 文件夾中提供的 u-boot.elf 不具有在 Vitis 中進(jìn)行調(diào)試所需的符號(hào)信息。因此，我們將使用 PetaLinux 內(nèi)的工作目錄下的 u-boot 二進(jìn)制文件。

并且 PetaLinux 移除了其中間文件以節(jié)省磁盤空間，因此我們需要在 PetaLinux 工程中禁用此功能。

下列步驟演示了用戶如何獲取啟用調(diào)試功能的 ATF 和 U-boot：

petalinux-create -t project --template zynqMP -n linux_image
cd linux_image

注: 很遺憾，在 PetaLinux 存在 1 個(gè)已知問(wèn)題，即無(wú)法將 debug=1 傳遞到此處的 makefile。用戶可以使用此處所述的變通方法來(lái)手動(dòng)添加該值。

用戶還應(yīng)注意 TMP 目錄：

退出“配置 (Config)”屏幕并單擊“Save”以保存。

如上所述，PetaLinux 提供的 u-boot 可執(zhí)行文件不具有調(diào)試所需的符號(hào)信息。用戶可以通過(guò)修改 build/conf 文件夾下的 local.conf 文件來(lái)阻止 PetaLinux 移除中間構(gòu)建文件。

創(chuàng)建任何構(gòu)建時(shí)都會(huì)創(chuàng)建 build 文件夾，因此我們可以執(zhí)行 petalinux-build，隨后使用 Ctrl + c 在創(chuàng)建此文件時(shí)停止操作。打開(kāi) local.conf 文件并注釋掉以下行：

現(xiàn)在，只需構(gòu)建啟動(dòng)鏡像并使用 PetaLinux 創(chuàng)建可啟動(dòng)鏡像 (BOOT.BIN) 即可

petalinux-build -c bootloader

完成構(gòu)建后，將 u-boot 重命名為 u-boot.elf 并從 tmp 文件夾復(fù)制到 images/linux 文件夾中：

下一步，使用 PetaLinux 創(chuàng)建可啟動(dòng)鏡像 (BOOT.BIN)

cd images/linux
petalinux-package --boot --u-boot

作為完整性檢查，我們還可測(cè)試可執(zhí)行文件以確認(rèn)其中包含符號(hào)信息：

在 Vitis 中執(zhí)行調(diào)試：

我發(fā)現(xiàn)調(diào)試啟動(dòng)鏡像最簡(jiǎn)單的方法是將啟動(dòng)鏡像加載到 SD/QSPI 上，并在運(yùn)行目標(biāo)上執(zhí)行調(diào)試。

啟動(dòng) Vitis 并關(guān)閉歡迎屏幕。

創(chuàng)建新的“調(diào)試配置 (Debug Configuration)”：

雙擊“單應(yīng)用調(diào)試 (Single Application Debug)”：

將“調(diào)試類型 (Debug Type)”設(shè)置為“連接到運(yùn)行目標(biāo) (Attach to Running Target)”：

注: 由于我當(dāng)前使用遠(yuǎn)程連接，因此還需一并設(shè)置遠(yuǎn)程連接。

選擇“應(yīng)用并調(diào)試 (Apply and Debug)”。這樣即可打開(kāi)調(diào)試透視圖。

您可以看到其中 Cortex A53 正在運(yùn)行（我們的啟動(dòng)鏡像）。

重定位前的調(diào)試：

展開(kāi)賽靈思軟件命令行工具 (XSCT) 窗口。

我們要在其中將符號(hào)文件傳遞給 Cortex A53 #0 以供 ATF 和 U-Boot 使用。

在 XSCT 中使用 memmap 命令設(shè)置符號(hào)文件：

然后即可在 ATF 和 U-Boot 中添加中斷點(diǎn)。

我將 ATF 中的中斷點(diǎn)設(shè)置在 bl31_main，將 U-boot 中的中斷點(diǎn)設(shè)置在 board_init_f:

如果將板掉電并重新上電，則會(huì)在 ATF 中看到中斷點(diǎn)被命中。

隨后，用戶可以執(zhí)行恢復(fù) (resume)、單步進(jìn)入 (step into)、單步跳過(guò) (step over) 等：

用戶可以單步執(zhí)行此處代碼。例如，用戶可以使用其中的 setup_reloc 功能來(lái)查找 uboot 重定位地址（或者使用 bdinfo）。

重定位地址因用戶而異，我這里的重定位地址為 0x77DE5000。

重定位后的調(diào)試：

uboot 代碼將對(duì)自身進(jìn)行重定位，由于我們已映射符號(hào)文件存儲(chǔ)器，因此，該重定位地址是錯(cuò)誤的。

由此導(dǎo)致我們需要傳遞重定位地址以便調(diào)試器能夠?qū)Υ诉M(jìn)行補(bǔ)償：

讓我們使用 board_init_r 功能。

這是重定位后處理功能：

重定位后，board_init_r 地址將變?yōu)?0x77DE5000 + 0x801A880 = 0x7FDFF880。

如果我在 board_init_r 處添加中斷點(diǎn)，即可看到實(shí)際地址符合預(yù)期：

如果此時(shí)掉電并重新上電，則將命中 ATF 中的中斷點(diǎn)，并且此時(shí)還會(huì)命中重定位后的 U-boot。

審核編輯：湯梓紅