GDB RSP协议与USB通信在嵌入式调试系统中的应用

EZ-USB FX2的前身是EZ-USB,其芯片固件也是存储在主机上而不是芯片内部，显着特点是代码容易升级。芯片结构也与EZ-USB类似，主要包括USB2.0收发器、串行接口引擎、增强型8051、16 KB的RAM、4 KB的FIFO存储器、I/O口、数据总线、地址总线和通用可编程接口GPIF.

　　采用Cypress EZ-USB FX2芯片进行USB通信传输性能稳定，其硬件性能可以进行灵活配置。该芯片的特点在于：

　　（1）USB2.0单芯片解决方案，包括USB2.0收发器，串行接口引擎（SIE）和增强型51内核。可“软配置”RAM,大小为16 K,可取代传统51的RAM和ROM,程序可以通过USB口下载或者通过外部EEPROM装载，同时也支持外界存储设备。

　　（2）通用可编程接口GPIF.GPIF是FX2一个重要技术，可设置为主从模式，主从模式下可对外部FIFO、存储器、ATA接口设备进行高速读写操作，从模式下外部主控器（如DSP,MCU）可把GPIF端口当做FIFO进行高速读写操作；支持与外设通过并行8位或者16位总线传输；支持通过GPIF编程工具编程，灵活产生各种波形。支持多CTL输出和RDY输入。

　　（3）增强工业级8051内核：支持48 MHz时钟；4个时钟指令周期，在时钟为48 MHz时，单指令执行时间为83.3 ns;两个UART;三个TIMER;多中断系统；多数据指针。

　　3 研究与实现

　　GDB RSP协议与USB通信技术在调试系统中主要由三部分组成：EZ-USB FX2芯片USB通信功能开发、RSP Server与GDB的RSP通信、RSP Server与EZUSBFX2芯片的USB数据交互。在进行功能开发之前，我们需要将EZ-USB FX2的开发包安装到PC机上，该开发包主要包括了EZ-USB FX2芯片的USB驱动、EZ-USB FX2进行USB开发所需的链接库和相关头文件、增强型8051单片机开发所需的头文件等开发要件。

　　3.1 EZ-USB FX2芯片USB通信功能开发

　　为了简化固件编程，Cypress提供了固件编程框架，开发人员只需要在此基础上添加少量代码就可以完成固件编程。固件编程框架已经将USB标准请求和USB电源管理包括进去了，并且提供了任务调度函数，只需要在这任务调度函数中添加部分代码就完成了固件编程。

　　上电复位时，固件先初始化一些全局变量，接着调用初始化函数TD_Init（），初始化设备到没有配置的状态和打开中断，循环1 s后重新枚举，直到端点0接收到SETUP包退出循环，进入循环语句while,执行任务函数，函数包括：

　　（1）TD_POLL（）用户任务调度函数；

　　（2）如果发现USB设备请求，则执行对应的USB请求；

　　（ 3 ） 如果发现U S B 空闲置位， 则调用TD_Suspend（）这个挂起函数，调用成功则内核挂起，直到出现USB远程唤醒信号，调用TD_Resume（），内核唤醒重新进入while循环。

　　3.2 PC端USB通信开发

　　PC端USB通信的开发主要由三部分组成：设置要读写的内存空间地址、读内存地址空间、写内存地址空间。这三个功能主要由3个函数来实现：voidSetAddr（DWORD addr）、int ReadReg（ULONGaddr, ULONG *val）、int WriteReg（ULONG addr,ULONG data）。

　　3.2.1 void SetAddr（DWORD addr）函数的实现

　　SetAddr函数的实现过程可以由图4来表示。

　　3.2.2 int ReadReg（ULONG addr, ULONG *val）函数的实现

　　考虑到GDB调试器要频繁读取DS P 内核寄存器及相关的内存地址空间内容， 因此USB采用异步通信的方式来完成读取功能， P C 端的RSP Se r v e r 通过启动传送线程实现数据的异步传输。R e a d R e g 函数的实现流程如图5 所示。

　　3.2.3 int WriteReg（ULONG addr, ULONG data）函数的实现

　　在调试过程中，通常写寄存器的操作由程序员在调试过程中手动实现，USB通信量相比较于读操作要小得多，因此本调试系统采用简单的Write函数操作来实现DSP内存地址空间的写操作，其实现流程如图6所示。