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Multicore-Debugging bei tief eingebetteten Systemen

06. Februar 2014 - Stark erweiterte Kontroll- und Testverfahren für Multi-Core-Targets, optimierte Visualisierungsmöglichkeiten beim System-Level-Debugging sowie die dedizierte Unterstützung einer Vielzahl topaktueller 32-Bit-Multi-Core-SoCs verschiedener Hersteller zeichnen die von PLS Programmierbare Logik & Systeme auf der embedded world 2014 in Halle 4, Stand 4-310 neu vorgestellte Universal Debug Engine (UDE) 4.2 aus.

Die Kontrolle eines Multicore-Systems und das Debugging erfolgt bei der UDE 4.2 über eine konsistent gestaltete Bedienoberfläche. Unterschiedliche vom Anwender festlegbare Farben und selbst definierbare Ansichtsgruppen für einzelne Funktionseinheiten sorgen dabei für eine schnelle Übersicht und eine einfache Navigation auch in komplexen SoCs. Für die Kontrolle durch den Debugger können die einzelnen Cores gezielt selektiert und auch synchronisiert werden. Dazu werden auch die vorhandenen On-Chip-Trigger- und Synchronisations-Möglichkeiten unterschiedlicher Bausteine-Hersteller umfassend ausgenutzt. Die bei der UDE 4.2 immer gleichbleibende Benutzeroberfläche garantiert größtmögliche Flexibilität bei der Steuerung eines Multi-Core-Targets, ohne die zugrundeliegende On-Chip-Logik im Detail kennen zu müssen.

Mit zahlreichen neuen Eigenschaften wurde auch das Trace-Framework der Universal Debug Engine 4.2 ausgestattet. Die Auslagerung der Datenverarbeitung in einen separaten Prozess beispielsweise erhöht nicht nur die Geschwindigkeit der Auswertung, sondern gestattet auch die persistente Speicherung von Trace-Sessions für eine spätere Analyse ohne direkten Zugriff auf das Target. Zudem erleichtern umfangreiche Filter und die Möglichkeit, aufgezeichnete Ereignisse verschiedener Trace-Quellen unterschiedlich einzufärben, eine übersichtliche Präsentation der Ergebnisse.

Eine noch effizientere Nutzung der von Infineon, Freescale und STMicroelectronics für einige SoCs angebotenen sogenannten Emulation Devices ermöglicht eine Erweiterung des bewährten Universal Emulation Configurators (UEC) der Universal Debug Engine. Dabei erfolgt die Programmierung der auf den Emulation Devices befindlichen zusätzlichen Triggerlogik durch eine grafische Konfiguration von Trace-Aufgaben, bei der Signale und Aktionen über eine State-Machine verknüpft werden.

Für die Aufnahme der Trace-Daten steht mit dem Universal Access Device (UAD) 3+ ein leistungsfähiges Hardware-Tool mit 4 GByte externem Trace-Speicher zur Verfügung. Dank eines vier serielle High-Speed-Lanes mit jeweils bis zu 3,25 GBit/s Übertragungsgeschwindigkeit unterstützenden AURORA-Trace-Pod und eines parallelen Trace-Pods für die Aufzeichnung von Signalen bis 500 MHz ist das UAD3+ auch für zukünftige Entwicklungen bestens gerüstet.

Eine schnelle und sichere Auswertung der immensen Trace-Datenmengen wird durch ein neues, die ISO 26262-Anforderungen berücksichtigendes Modul unterstützt, welches erstmals auch die Coverage-Analyse von optimiertem Code ermöglicht. Dazu wurde das typischerweise für Debug-Informationen verwendete DWARF-Format so erweitert, dass durch den Compiler ausgelöste Kontrollflussänderungen für den Debugger erkennbar werden. Der generierte Report enthält neben Balkengrafiken für eine schnelle Übersicht eine detaillierte Aufstellung über Statement- und Branch-Coverage pro Funktion, Quelltextzeile und einzelnem Maschinenbefehl. Ebenso können nicht ausgeführter Code, nur teilweise abgedeckte Codebereiche oder nicht ausgeführte Sprünge sehr schnell lokalisiert werden. Der Report lässt sich im Rahmen der von IS0 262626 geforderten Dokumente zum Nachweis der Softwarequalitätssicherung verwenden. Eine erste Implementierung durch den Compilerhersteller Hightec hat bereits seine durchgängige Praxistauglichkeit unter Beweis gestellt.

Zu den von der UDE 4.2 neu unterstützten Mikrocontrollern zählen unter anderem die aktuellsten Steps der AURIX-Familie von Infineon, der Qorivva-Bausteine MPC57xx von Freescale sowie der SPC57x-Familie von STMicroelectronics. Bei diesen drei Modellreihen können auch die Programme für die integrierten Generic Timer Module (GTM) und Hardware Security Module (HSM) debuggt werden. Aber auch die speziell für sicherheitskritische Applikationen nach IEC 61508 SIL-3 oder ISO 26262 ASIL D entwickelte Cortex-R4-basierte Hercules(TM) Mikrocontroller-Plattform von Texas Instruments mit den Baureihen TMS570LS und RM4x und die Cortex-M0- basierten XMC1000-Bausteine von Infineon werden von der UDE 4.2 uneingeschränkt unterstützt.