大咖侃设计，Cortex-M系列处理器的调试和跟踪特性知多少

下表列出的是典型设计需要考虑的。在CoreSight架构下，调试接口和跟踪接口模块是和处理器分离的，因此采用设备的调试和跟踪连接和下表可能不一样，也可能通过添加一些额外的CoreSight调试组件来增加一些调试特性。

调试和跟踪特性比较

调试接口可以让调试者实现：

-  访问控制调试和跟踪特性的寄存器。

-  访问内存空间。对Cortex-M系列处理器，及时当处理器运行时也可以执行内存空间访问，这被称作实时内存访问。

-  访问处理器核心寄存器。这只能当处理器停止的时候才可以操作。

-  访问Cortex-M0处理器中微跟踪缓存（MTB）生成的跟踪历史记录。

另外，调试接口也会用作：

-  Flash 编程

Cortex-M系列处理器可以选择传统的4到5个引脚（TDI, TDO, TCK, TMS 和可选的 nTRST）的JTAG接口，或者选择新的只需要两个引脚的串行调试协议接口，串行调试接口对有限数目引脚的设备是非常适合的。

串口线或者JTAG调试接口

串行线调试协议接口可以处理JTAG支持的所有特性，支持奇偶校验。串行调试协议被ARM工具厂商广泛的采用，许多调试适配器两种协议都支持，串行线型号共享调试接口上TCK和TMS针脚。

跟踪接口让调试者可以在程序执行时实时的（很小的延时）收集程序运行的信息。收集的信息可以是Cortex-M3/M4/M7/M33支持的嵌入式跟踪单元（ETM）生成的程序指令流信息（指令跟踪），可以是数据跟踪单元（DWT）生成的数据/事件/性能分析信息，或者是软件控制数据跟踪单元（ITM）生成的信息。

有两种类型的跟踪接口可用：

-  跟踪端口（Trace port）– 多个数据线加上时钟信号线。比SWV有更高的跟踪带宽，可以支持SWV的所有跟踪类型加上指令跟踪。Cortex-M3/M4/M7或者 Cortex-M33的设备上，跟踪端口通常有4个数据线和一个时钟线。

-  串行监视器（SWV）– 单引脚线跟踪接口，可以选择性的支持数据跟踪，事件跟踪，性能分析和测量跟踪。

Trace port 支持指令跟踪和其他跟踪功能必要的带宽

跟踪接口提供了在处理器运行的时候获取大量有用信息的能力。例如嵌入式跟踪单元（ETM）可以获取指令运行历史记录，数据跟踪单元（ITM）让软件产生消息（例如，通过printf）并利用Trace接口获取。另外，Cortex-M3/M4/M7/M33支持数据跟踪单元（DWT）模块。

-  可选的数据跟踪：内存地址的信息（例如，地址，数据和时间戳的组合）可以在处理器访问这个地址的时候采集。

-  性能分析跟踪：CPU在不同操作任务使用的时钟周期数（例如，内存访问，休眠）。

-  事件跟踪：提供服务器响应的中断/异常的运行时间和历史。

Serial wire viewer 提供了低成本，少引脚的跟踪方案

这些跟踪特性被各种工具厂商广泛采用，采集的信息也被以各种方式直观的展现出来。例如DWT获取的数据可以在Keil µVision调试器中以波形的方式展现出来（Keil微控制器开发工具的一部分）如下图所示。

Keil µVision 调试器的逻辑分析器

虽然Cortex-M0 和 Cortex-M0+不支持跟踪接口，Cortex-M0+支持叫做微跟踪缓存的特性（MTB）。MTB让用户分配一小块系统SRAM作为存储指令的缓存，通常设置为循环缓存，这样可以抓取最新的指令执行历史并在调试器上显示出来。这个MTB跟踪特性也被Cortex-M23和Cortex-M33支持。

Cortex-M0+/M23/M33 的MTB提供了低成本指令跟踪方案