在嵌入式應用的開發(fā)過程中，雖然良好的編程實踐和配合適當的編碼規(guī)范檢測軟件能夠減少代碼編寫階段中出現(xiàn)的錯誤數量，但仍然不可避免的會出現(xiàn)一些只有在程序運行過程中才會觸發(fā)的錯誤。為了解決程序運行過程中的問題，需要使用調試器，觀察代碼的執(zhí)行及軟件狀態(tài)變化。

在程序調試的過程中，斷點的重要性不言而喻。在調試狀態(tài)下，當程序遇到斷點時，會停止執(zhí)行并將控制權交給調試軟件，調試器可以顯示當前應用程序的狀態(tài)，包括變量和寄存器的值，內存、堆棧使用情況，顯示應用程序到達斷點位置的函數調用關系等，這些信息可以幫助開發(fā)人員分析程序的執(zhí)行狀況是否符合預期，并在問題出現(xiàn)時幫助確定錯誤原因。

常見的調試方法

（1）在RAM區(qū)域內調試

在開發(fā)過程中，可以將應用程序下載到RAM運行和調試，調試器只需使用簡單的斷點指令，且RAM允許多次讀取和寫入，RAM區(qū)域內的斷點指令不會對程序執(zhí)行產生明顯的影響。但該方法的局限是MCU所擁有的RAM空間通常較小，應用較大時，無法在RAM進行調試。

（2）在Flash區(qū)域內調試

與RAM不同，F(xiàn)lash存儲空間通常較大，當無法在RAM調試時只能在Flash區(qū)域內進行調試。微控制器設計人員提供了用于在Flash區(qū)域調試時使用的硬件斷點，硬件斷點會將PC指針與斷點位置進行比較，并檢查指令是否被調用，當斷點處指令被調用時，程序將停止并啟動調試器。硬件斷點的數量由芯片所使用的內核決定，在ARM7和ARM9內核中僅包含2個硬件斷點，在Cortex-M3和M4內核中包含4-6個可用的硬件斷點。在調試過程中，當硬件斷點數量用完時則無法添加新的斷點，只能取消前面添加的斷點后才能添加新的斷點，這無疑將嚴重影響程序開發(fā)效率。

（3）外擴Flash存儲芯片調試

當所開發(fā)的應用程序的復雜度進一步上升時，可能會使用到外擴的Flash存儲，那么此時該如何進行應用程序調試呢？在大多數使用Cortex-M內核的微控制器中，芯片內部提供的硬件斷點在調試過程中能夠生效的地址范圍是有限的，當使用外擴Flash時，自帶的硬件斷點將無法在外擴Flash存儲的地址范圍內生效，此時將無法在這些區(qū)域內設置斷點來調試應用程序。

當使用基于地址映射擴展的外部Flash存儲時，Segger J-Link產品所支持的無限Flash斷點功能能夠幫助我們對片外Flash添加斷點并調試。

Segger無限Flash斷點功能

J-Link支持一項名為“無限Flash斷點”（Unlimited Flash Breakpoints）的調試功能。“無限Flash斷點”允許用戶在Flash中調試時設置無限數量的斷點。如果沒有此功能，在Flash中能夠設置的斷點數量限制為CPU調試單元支持的硬件斷點數。

J-Link的“無限Flash斷點”適用于片內和外擴的Flash，包括通過內存映射添加的QSPI閃存。

無限Flash斷點的實現(xiàn)方式

Segger J-Link系列產品在實現(xiàn)無限Flash斷點功能時，會使用硬件和軟件斷點的混合，來盡可能的減少對于Flash的影響。當硬件斷點數量用完再添加新斷點時，Segger軟件將對斷點所在位置的Flash區(qū)塊進行重新編程來添加斷點。

雖然Flash存在一定的寫入次數限制，但Segger在實現(xiàn)該功能時已經做了大量針對性的優(yōu)化來減少對于Flash的影響，例如處于同一區(qū)塊內的多個斷點，Segger將通過一次該Flash區(qū)塊的重編編程來完成多個斷點的添加。Segger僅在必要時才會對Flash區(qū)塊進行重編程，部分操作將通過內置的指令集模擬器來完成，從而能夠盡可能的減少對于Flash閃存的影響。

Segger的無限Flash斷點調試功能解除了硬件斷點對于程序調試的限制，能夠提升開發(fā)人員的開發(fā)效率。對于Cortex-M內核芯片添加了外擴Flash的情形，無限Flash斷點功能則可能是僅有的片外Flash調試解決方案。

審核編輯 ：李倩