GDB RSP協議與USB通信在嵌入式調試系統中的應用

EZ-USB FX2的前身是EZ-USB,其芯片固件也是存儲在主機上而不是芯片內部，顯著特點是代碼容易升級。芯片結構也與EZ-USB類似，主要包括USB2.0收發器、串行接口引擎、增強型8051、16 KB的RAM、4 KB的FIFO存儲器、I/O口、數據總線、地址總線和通用可編程接口GPIF.

　　采用Cypress EZ-USB FX2芯片進行USB通信傳輸性能穩定，其硬件性能可以進行靈活配置。該芯片的特點在于：

　　（1）USB2.0單芯片解決方案，包括USB2.0收發器，串行接口引擎（SIE）和增強型51內核。可“軟配置”RAM,大小為16 K,可取代傳統51的RAM和ROM,程序可以通過USB口下載或者通過外部EEPROM裝載，同時也支持外界存儲設備。

　　（2）通用可編程接口GPIF.GPIF是FX2一個重要技術，可設置為主從模式，主從模式下可對外部FIFO、存儲器、ATA接口設備進行高速讀寫操作，從模式下外部主控器（如DSP,MCU）可把GPIF端口當做FIFO進行高速讀寫操作；支持與外設通過并行8位或者16位總線傳輸；支持通過GPIF編程工具編程，靈活產生各種波形。支持多CTL輸出和RDY輸入。

　　（3）增強工業級8051內核：支持48 MHz時鐘；4個時鐘指令周期，在時鐘為48 MHz時，單指令執行時間為83.3 ns;兩個UART;三個TIMER;多中斷系統；多數據指針。

　　3 研究與實現

　　GDB RSP協議與USB通信技術在調試系統中主要由三部分組成：EZ-USB FX2芯片USB通信功能開發、RSP Server與GDB的RSP通信、RSP Server與EZUSBFX2芯片的USB數據交互。在進行功能開發之前，我們需要將EZ-USB FX2的開發包安裝到PC機上，該開發包主要包括了EZ-USB FX2芯片的USB驅動、EZ-USB FX2進行USB開發所需的鏈接庫和相關頭文件、增強型8051單片機開發所需的頭文件等開發要件。

　　3.1 EZ-USB FX2芯片USB通信功能開發

　　為了簡化固件編程，Cypress提供了固件編程框架，開發人員只需要在此基礎上添加少量代碼就可以完成固件編程。固件編程框架已經將USB標準請求和USB電源管理包括進去了，并且提供了任務調度函數，只需要在這任務調度函數中添加部分代碼就完成了固件編程。

　　上電復位時，固件先初始化一些全局變量，接著調用初始化函數TD_Init（），初始化設備到沒有配置的狀態和打開中斷，循環1 s后重新枚舉，直到端點0接收到SETUP包退出循環，進入循環語句while,執行任務函數，函數包括：

　　（1）TD_POLL（）用戶任務調度函數；

　　（2）如果發現USB設備請求，則執行對應的USB請求；

　　（ 3 ） 如果發現U S B 空閑置位， 則調用TD_Suspend（）這個掛起函數，調用成功則內核掛起，直到出現USB遠程喚醒信號，調用TD_Resume（），內核喚醒重新進入while循環。

　　3.2 PC端USB通信開發

　　PC端USB通信的開發主要由三部分組成：設置要讀寫的內存空間地址、讀內存地址空間、寫內存地址空間。這三個功能主要由3個函數來實現：voidSetAddr（DWORD addr）、int ReadReg（ULONGaddr, ULONG *val）、int WriteReg（ULONG addr,ULONG data）。

　　3.2.1 void SetAddr（DWORD addr）函數的實現

　　SetAddr函數的實現過程可以由圖4來表示。

　　3.2.2 int ReadReg（ULONG addr, ULONG *val）函數的實現

　　考慮到GDB調試器要頻繁讀取DS P 內核寄存器及相關的內存地址空間內容， 因此USB采用異步通信的方式來完成讀取功能， P C 端的RSP Se r v e r 通過啟動傳送線程實現數據的異步傳輸。R e a d R e g 函數的實現流程如圖5 所示。

　　3.2.3 int WriteReg（ULONG addr, ULONG data）函數的實現

　　在調試過程中，通常寫寄存器的操作由程序員在調試過程中手動實現，USB通信量相比較于讀操作要小得多，因此本調試系統采用簡單的Write函數操作來實現DSP內存地址空間的寫操作，其實現流程如圖6所示。