如何在 Vitis 中調(diào)試 Zynq UltraScale 器件啟動鏡像

在本篇博文中，我們將探討如何在 Vitis 中調(diào)試 Zynq UltraScale 器件啟動鏡像。這些啟動鏡像包括 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。

啟動鏡像調(diào)試是任何定制板啟動過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鏡像的調(diào)試工作。即使您使用的是開發(fā)板，本篇博文也將能夠提供有關(guān)啟動鏡像在 Zynq UltraScale 器件上的工作方式方面的諸多實用見解。

啟動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 源代碼手動構(gòu)建鏡像。本文將演示如何使用 PetaLinux 2020.1 來為 Zynq UltraScale 器件創(chuàng)建啟用調(diào)試功能的啟動鏡像。

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 中進行調(diào)試所需的符號信息。因此，我們將使用 PetaLinux 內(nèi)的工作目錄下的 u-boot 二進制文件。

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 個已知問題，即無法將 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手動添加該值。

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)試所需的符號信息。用戶可以通過修改 build/conf 文件夾下的 local.conf 文件來阻止 PetaLinux 移除中間構(gòu)建文件。

創(chuàng)建任何構(gòu)建時都會創(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)建此文件時停止操作。打開 local.conf 文件并注釋掉以下行：

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

cd images/linux

petalinux-package --boot --u-boot

作為完整性檢查，我們還可測試可執(zhí)行文件以確認其中包含符號信息：

在 Vitis 中執(zhí)行調(diào)試：

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

啟動 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“連接到運行目標 （Attach to Running Target）”：

注： 由于我當前使用遠程連接，因此還需一并設(shè)置遠程連接。

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

您可以看到其中 Cortex A53 正在運行（我們的啟動鏡像）。

重定位前的調(diào)試：

展開賽靈思軟件命令行工具 （XSCT） 窗口。

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

在 XSCT 中使用 memmap 命令設(shè)置符號文件：

然后即可在 ATF 和 U-Boot 中添加中斷點。

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

如果將板掉電并重新上電，則會在 ATF 中看到中斷點被命中。

隨后，用戶可以執(zhí)行恢復(fù) （resume）、單步進入 （step into）、單步跳過 （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 代碼將對自身進行重定位，由于我們已映射符號文件存儲器，因此，該重定位地址是錯誤的。

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行補償：

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，即可看到實際地址符合預(yù)期：

如果此時掉電并重新上電，則將命中 ATF 中的中斷點，并且此時還會命中重定位后的 U-boot。

編輯：jq