CoreSight 跟踪宏单元

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CoreSight™ 跟踪宏单元在 SoC 中提供全面的非干预性可见性。

Embedded Trace Macrocell ™ (ETM)，用于 ARM 处理器的非干预性、周期精确的程序和数据跟踪
程序跟踪宏单元 (PTM)，用于 Cortex-A9 程序流跟踪
测量跟踪宏单元 (ITM)，用于高级软件视图
AHB 跟踪宏单元 (HTM)，用于性能和功能调试

通过遵循 CoreSight 体系结构规格，可以方便地将合作伙伴特定的跟踪宏单元集成到 CoreSight 系统中。

为什么选择 ETM？

性能

规格

相关产品

资源

随着几何尺寸缩小，而 SoC 包装尺寸保持不变或变小（受成本因素的影响），专用实时跟踪模块需要提供片上可见性。

作为 CoreSight 解决方案的一部分，ARM 提供了一整套实时跟踪宏单元：

ARM 处理器实时跟踪宏单元 (ETM / PTM)，用于观察如何在 ARM 处理器上执行软件。
测量跟踪宏单元，用于高级软件测量（输出类型调试、操作系统和应用程序事件）
总线跟踪宏单元，显示无法从内核跟踪推断出的总线信息。

为什么选择嵌入式跟踪宏单元？

在调试或优化嵌入式系统时，嵌入式开发人员主要有两个选择：

常规调试：通常设置断点和/或观察点以停止处理单元，从该处使用调试连接检查或修改寄存器或内存，并执行一个步骤以了解程序的工作方式。

尽管开发人员可以控制代码执行和调试，但常规调试存在一些缺点：
- 干预性：调试将控制系统行为。
- 需要停止处理器：对于某些应用场合，可能无法停止处理器（例如，硬盘、汽车等）。
- 非实时：无法用于实时调试运行的软件。
- 性能不可见：无法观察软件性能。
实时跟踪：在系统运行时，跟踪宏单元收集指令和/或数据传输，压缩这些信息，并在芯片外（实时）或芯片上提供这些信息以进行后处理。
然后，跟踪将与开发工作站中的源代码合并，以进行后续分析。

通过使用 CoreSight 嵌入式跟踪宏单元，开发人员可以实时分析软件如何在平台上运行，以加快产品开发速度并提供高质量的优化软件。
ETM 和 PTM 的主要特性和优点如下所示：

主要特性	主要优点
跟踪全速运行的内核，而不会产生任何性能开销	实时跟踪和调试正在执行的系统
周期精确的跟踪	收集有关程序执行的重要计时信息，以进行性能优化和“始终准时的”代码验证
大量的顺序触发器逻辑和片上过滤条件控制捕获的数据	捕获有关要查看的事件的程序活动查看较长时间的跟踪
很高的跟踪数据压缩率（对于 Cortex-A9，每个指令大约为 0.4 位跟踪）	更高的可见性，需要更少的针数或更小的跟踪缓冲区

CPU 跟踪宏单元基准

有关 ETM 基准注意事项，请参阅：

用于 Cortex-A 的 CoreSight，用于 Cortex-A 程序跟踪宏单元 (PTM) 或嵌入式跟踪宏单元 (ETM)
用于 Cortex-R 的 CoreSight，用于 Cortex-R ETM
用于 Cortex-M 的 CoreSight，用于 Cortex-M ETM
用于 ARM9/11 的 CoreSight，用于 ARM9 和 ARM11 ETM

CPU 跟踪宏单元™ (ETM / PTM)

嵌入式跟踪宏单元™ (ETM) 和程序跟踪宏单元™ (PTM) 为 ARM 处理器提供了全面的调试和跟踪功能。它们允许在特定事件前后捕获有关处理器状态的信息，而不会增加处理器性能的负担，同时处理器保持全速运行。

ARM CPU 跟踪宏单元系列包含用于 Cortex™ 处理器的 CoreSight ETM 和 PTM（A、R 和 M 系列以及 ETM11™、ETM9™ 和 ETM7™）。

可以在软件中配置嵌入式跟踪宏单元以仅捕获某些跟踪信息，以及仅在满足一系列特定条件后捕获。请参阅表 1。

CoreSight SoC 基础结构允许在芯片上使用嵌入式跟踪缓冲区捕获压缩跟踪数据，或者通过外部跟踪端口分析器（如RealView Trace 单元）从芯片读取这些数据，而不会中断或影响处理器。有关 CoreSight SoC 组件的更多详细信息。

CoreSight ETM 和 PTM 设计用于独立和多核环境，它们使用 CoreSight 设计工具包功能以使开发人员能够查看多个异步内核中的同时相关跟踪。

表 1 - ETM 功能

功能	#
地址比较程序	8
数据比较程序	2
地址范围比较程序	4
16 位计数器	2
三阶段序列发生器	1
外部输入	4
外部输出	2*

注释
面积来自布局后的试验合成。
ETM7（中）只有 1 个外部输出。

嵌入式跟踪宏单元 (ETM)

ETM 宏单元为 ARM 微处理器提供实时指令跟踪和数据跟踪。跟踪软件工具使用 ETM 生成的信息重建全部或部分程序的执行情况。

程序跟踪宏单元 (PTM)

PTM 是一个模块，它根据程序流程跟踪 (PFT) 体系结构执行实时指令流跟踪。跟踪工具使用 PTM 生成的信息重建全部或部分程序的执行情况。

测量跟踪宏单元 (ITM)

CoreSight ITM 块是一个软件应用程序驱动的跟踪源。支持的代码将生成软件测量跟踪 (SWIT)。此外，该块还提供粗略的时间戳功能。

该块的主要用途是：

支持 printf 风格调试
跟踪操作系统和应用程序事件
发出诊断系统信息

AHB 跟踪宏单元 (HTM)

HTM 显示无法使用 ETM 从内核跟踪推断出的总线信息：

了解多层总线利用率。
软件调试。例如，内存区域访问和数据访问的可见性。
跟踪触发器或过滤器的总线事件检测，以及用于总线分析。

HTM 提供有关 AHB 总线的地址和数据跟踪信息。可以将 HTM 中的信息与调试器配合使用，以便轻松准确地调试基于 AHB 的嵌入式系统。HTM 提供了广泛的资源以使事件识别功能生成触发事件。HTM 通过 AMBA 跟踪总线 (ATB) 生成输出的跟踪数据。跟踪调试功能是非干预性的，可以使用 APB (AMBA v3) 接口来控制 HTM。

处理器
相关产品	CoreSight 产品	优点
ARM7TDMI、ARM7TDMI-S、ARM720T、SC100	ETM7	单个 ARM7 处理器的完整周期精确的非干预性指令和数据跟踪。
ARM920T、ARM922T、ARM9TDMI、SC200	ETM9	单个 ARM9 处理器的完整周期精确的非干预性指令和数据跟踪。
ARM926EJ-S、ARM946E-S、ARM966E-S、ARM968E-S、ARM7EJ-S	CoreSight ETM9	ARM9E 处理器的完整周期精确的非干预性指令和数据跟踪。CoreSight 与多核调试和跟踪兼容。
ARM1136J(F)-S、ARM1156T2(F)-S、ARM1176JZ(F)-S、ARM11 MPCore	CoreSight ETM11	ARM11 处理器的完整周期精确的非干预性指令和数据跟踪。CoreSight 与多核调试和跟踪兼容。
Cortex-R4	CoreSight ETM-R4	Cortex-R4 处理器的完整周期精确的非干预性指令和数据跟踪。CoreSight 与多核调试和跟踪兼容。
Cortex-A5	CoreSight ETM-A5	Cortex-A5 处理器的完整周期精确的非干预性指令和数据跟踪。CoreSight 与多核调试和跟踪兼容，具有全局时间戳以保持异步跟踪关联。
Cortex-A9	CoreSight PTM-A9	Cortex-A9 处理器的非干预性程序流跟踪。CoreSight 与多核调试和跟踪兼容，具有全局时间戳以保持异步跟踪关联。
Cortex-A8	内核附带的 ETM（在可合成的内核中可选）	Cortex-A8 处理器的周期精确的非干预性指令和数据地址跟踪。CoreSight 与多核调试和跟踪兼容。
Cortex-M3、SC300	内核附带的 ETM（可选） ATB 异步桥 ATB 扩容程序	Cortex-M3 和 SC300 处理器的非干预性指令跟踪。CoreSight 与多核调试和跟踪兼容。 ATB 异步桥和扩容程序，用于在较高频率多核 SoC 中实现最佳集成。