内部の状態モニター(レジスタ,フラグなど)

ソフトウェア開発コラム : デバッガとICE【01】
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ソフトウェア開発

CPU,DSPの内部の状態モニター

コラム : デバッガとICE【01】
01

このページは、ソフトウェア、機器組込みのエンベデット・ソフトウェア(ファームウェア)の開発に関連したコラムのページです。このコラムはメールマガジン「アメニティ&サウンド 音と快適の空間へ」で連載していた技術・開発コラムを再編集したものを掲載しています。

デバッガとICE

ソフトウェアのデバッグには、デバッガ(Debugger)と総称されるデバッグ用のソフトウェア・ツールを用います。

デバッガは、モニター、エミュレータ−、トレーサーなどの機能の組み合わせやタイプによって形態や機能は異なりますが、おおよそ、次のような機能を持っています。

  • CPU、DSPの内部の状態(レジスタ、フラグなど)モニター
  • プロセッサ周辺のモニター(メモリ、I/Oなど)
  • 実行の停止(ブレーク、指定場所、条件付きブレーク)
  • 1ステップ実行(ソースコード、実行コードでの1行実行)
  • 任意部分の実行(および再実行)
  • ヒストリー(各種モニター情報の来歴記録)
  • 各種ファイルのロード、セーブ
  • シンボル化(シンボル情報の読み込み、設定、編集)

他にも多数のデバッグのための機能が提供されている場合がありますが、一般的な機能としてはこのような所ではないでしょうか。

  ▼@IT (アットマークIT) Insider's Computer Dictionary
   デバッグ (debug)
   http://www.atmarkit.co.jp/icd/root/11/5787411.html
   ブレークポイント (breakpoint)
   http://www.atmarkit.co.jp/icd/root/08/5787408.html

CPU、DSPの内部の状態(レジスタ、フラグなど)モニター

プロセッサの内部レジスタ、フラグなどの状態、実行アドレスなど、停止状態のCPUの状態をモニター表示する機能です。(動作中もリアルタイム表示する機能のものもあります。レジスタなどはほとんど役に立ちませんが、特定の状態フラグなどではリアルタイム表示も役に立つ場合もあります)

  ▼@IT (アットマークIT) Insider's Computer Dictionary
    レジスタ (register)
    http://www.atmarkit.co.jp/icd/root/08/5785808.html

以前、レジスタを複数のセットを持ち切り替えながら動作するCPUでレジスタが主となる以外のバンクに切り替わっている状態で停止すると表示内容が正しくなく、その状態のまま操作すると誤動作するデバッガを使ったことがあります。

このようなデバッグ環境は結構きついですね (^^;。

レジスタの内容やフラグなどを確認することができるのが内部モニターの機能ですが、これは、あくまで、エミュレータ−やデバッグ機能と、デバッガの機能で動作しているもので、本当の状態を正しく確認できるとは限らないということも、また、頭の片隅に置いておく必要があります。

ハードデバッグから開始

パソコンのソフトウェアのデバッグなどでは、ほとんど考えられませんが、ファームウェアなど、ハードウェアから開発している機器でのデバッグでは、CPUが正常動作しているとは限らないところから開発がスタートします。

まず、ICEを接続する時点で、ターゲットのハードウェアにグランドや電源など破壊に繋がるような欠陥がないことを確認する必要があります。JTAGのコネクタが必ずしも、CPUに正しく接続されているとも限りません(ハードウェアを信頼することも大切ですが、疑うことが必要です)

ワンチップ・マイコンを使用した経験などで見かけたミスに、テストピンや、動作決定するためのモード・ピンなどのピンがNC(未接続)になっていたり、接続が違うというものがあります。NCの場合、ピンの電荷によって動作が不安定になるだけで偶然正常動作する場合もあります。

このような状態は、デバッガのモニターや機能を利用して確認しても全く手足が出ません。

ハードウェアの確認

チップのデータブックと基盤の回路図などを確認するのは、ハードウェア担当者が行なっているとは限りませんし、ミスも発生することがありますから、データブック(特にピン配置図)とターゲットの回路図を確認して、CPUが正しく動作することを初期段階や基盤発注時点で確認すると不要な苦労を少なくできます。

多層、表面実装の基盤では、簡単に半田ごてで修正するということが難しい場合が多いので回路図でのNCピンなどの簡単なミスは押えておくようにすると良いと思います。

また、ソフトウェアが担当であっても、ハードウェアの動作などに対する知識や理解が深まります。

開発実績と事例 ソフトウェア・ファームウェア
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ソフトウェア開発コラム : 技術・開発の閑話

ソフトウェア開発と開発ツール関連の雑記

機器組込みのエンベデット・ソフトウェア(ファームウェア)の開発に関連したコラムです。 メールマガジン「アメニティ&サウンド 音と快適の空間へ」に連載していた技術・開発コラムを編集掲載しています。

技術・開発の閑話 :ソフト開発コラム

技術・開発の閑話 : ソフト開発コラム

01ファームウェア(組込み)開発の技術
コラム:技術・開発の閑話【01】
02デバッギング・ミステリー
コラム:技術・開発の閑話【02】

開発ツールの話 : ソフト開発コラム

01ソフトウェアの分類
コラム:開発ツールの話【01】
02CPUとDSPのアーキテクチャの違い
コラム:開発ツールの話【02】

プロジェクト初期 ツール評価 : ソフト開発ツールの話

01プロジェクト初期のツール評価
プロジェクト初期のツール評価【01】
02プログラムの動作・ソースの作成
プロジェクト初期のツール評価【02】
03コード生成 アセンブラ、コンパイラ
プロジェクト初期のツール評価【03】
04型変換を伴う式評価(コード生成)
プロジェクト初期のツール評価【04】
05暗黙のライブラリ(コンパイラ生成コード)
プロジェクト初期のツール評価【05】
06組込みCPUのメモリアクセス1
プロジェクト初期のツール評価【06】
07組込みCPUのメモリアクセス2
プロジェクト初期のツール評価【07】
08組込みCPUのメモリアクセス3
プロジェクト初期のツール評価【08】
09コード生成〜デバッガ
プロジェクト初期のツール評価【09】

デバッガとICE ツール評価2 : ソフト開発ツールの話

01CPU,DSPの内部の状態モニター
コラム : デバッガとICE【01】
02プロセッサ周辺のモニター(メモリ、I/O)
コラム : デバッガとICE【02】
03実行の停止(ブレーク機能)
コラム : デバッガとICE【03】
04シングルステップ実行
コラム : デバッガとICE【04】
05任意部分の実行(および再実行)
コラム : デバッガとICE【05】
06ヒストリー - 実行トレースとコマンド
コラム : デバッガとICE【06】
07各種ファイルのロード、セーブ
コラム : デバッガとICE【07】
08シンボル化(読み込み、設定、編集)
コラム : デバッガとICE【08】

技術・開発の閑話 -2-

ソフト、ハードウェア 技術関連の雑記

このコラムは無料メールマガジン「アメニティ&サウンド 音と快適の空間へ」 vol.36〜vol.64(2003年8/21〜2004年11/18)に 音響と開発の関連コラムとして連載していたものを編集掲載したものです。

技術・開発の閑話 -2- :技術開発コラム

技術・開発の閑話-2- vol.11〜20

F1とコンピュータ技術 / ソフトウェアの標準と部品化 ( 戦術と戦略の誤解 / アジャイル開発 / リファクタリング / 遺産と再生産 / 標準と生産管理 ほか)


技術・開発の閑話-2- vol.01〜10

「ありえない」フェイルセーフと安全機能の連鎖 / HDD容量の差(天使の分け前) / リアルタイムとベストエフォート / エラーとコスト(ブルースクリーン/XP) / NDAと情報公開 / 専門ドメインの基礎範囲 / NHK技研公開(超高精細映像システム)

≪ 技術・開発の閑話 :技術・開発コラム ≫
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