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ossfriendlydebugerpast20years.pdf

soburi
October 27, 2021

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  1. OSS Friendlyな Debug Adapter 20年史 常田 裕士

  2. Motivation  組み込み開発周りのOpenOCDやらデバッグアダプタの説明をしようとしたら、 整理がつかなくった。  ベンダ依存性が強くてよくわからない話ばっかりなので、多少歴史的経緯を 追った方がよさそう。

  3. 前史  昔の組み込み開発ではInCircuitEmulator(ICE)のような高価なデバッグ装置が 必要だった  2000年ごろからハードウェアのテストに使っていたJTAGがソフトのデバッグ にも使われるようになってきた。  それから少し遅れて、2005年ぐらいからOpenOCDを使ったOSSベースの組み込 み開発環境が増えてきて、現在に至る。

  4. FT2232とJTAG Adapter  FTDI FT2232 (2006年?)  USB – 高速シリアル変換のチップ

     このチップが登場して、JTAGポートを操作するHackが簡単に行えるようになった。  https://akizukidenshi.com/catalog/g/gM-02990/ 秋月電子でも2009年からモジュール取り扱い
  5. FT2232ベースのJTAGデバッガーの流行  https://www.olimex.com/Products/ARM/JTAG/ARM-USB-OCD- H/?utm_source=platformio&utm_medium=docs  2000年代初頭の「格安PCB製造」の代表だった、 ブルガリアのOlimexの製品。  https://strawberry-linux.com/catalog/items?code=15002 

    Strawberry-linuxでも2006年から販売。  まだD-SUB9 のシリアルが使われていた。  この製品に限らず、そこかしこでFT2232ベースのデバッガがつくられた。  OpenOCDには現在でも70以上のFT2232ベースのアダプタの設定ファイルが 格納されている
  6. SWDの普及  2本線でデバッグできるSWDも普及してきた。 (ソフト開発から見ると、デバッグできればいいので、これもよく「JTAG」と 呼ばれている)  ARMのCPUとセットで、各社の~LINKが色々出てきた。 各社の廉価なARMチップで作ってることが多数。  https://www.st.com/ja/development-tools/st-link-v2.html

     ST-LINKは廉価なクローンもたくさん作られた。
  7. CMSIS-DAP  2012年にARMで共通のデバッグポート企画のCMSIS-DAPが制定された。  これで独自の~LINK自体はほぼ必要なくなり。ARM共通のデバッガがつくられ るようになった。  標準的なデバッグ機能はこれで賄えるようになったので、商用のデバッグアダ プタは独自機能で差別化する形に(J-Linkのログ機能のRTTなど)

  8. PyOCD  CMSIS-DAPでARMのデバッガが標準化されると、比較的大規模なソフトである OpenOCDとは別のOCD実装が登場する。  PyOCDはPythonで書かれたOCD。OpenOCDがスクリプト言語のtclを組み込んで、 複雑なカスタマイズを実現しているが、PyOCDはそもそもスクリプト言語。 開発者的に取り回しがいい。  対象もCMSIS-DAPに絞っているので、ソフト自体もスッキリしている。

     Raspberry Pi Picoを使ったデバッグアダプタのpicoprobeもこれで使える。
  9. Blackmagic Probe  OpenOCD、PyOCD、いずれもプロセス間通信でgdbと通信しているため、ソフ トの構成としては、複雑なツールとなっている。  Blackmagic ProbeはOCD相当の機能をマイコンに組み込んで、シリアル通信で gdbと通信できるようにしている。 

    https://github.com/blacksphere/blackmagic  gdbで直接デバッグできるようになるので、組み込み特有の設定のわずらわし さが軽減された。  次世代デバッグツールの方向性として注目。
  10. 最近のOSSのDebug Adapaterまとめ SoC デバッグI/F OCDツール デバッガ ARM(最近のもの) SWD Blackmagic gdb

    SWD PyOCD gdb JTAG OpenOCD gdb ARM(昔のもの) JTAG OpenOCD gdb RISCV/ESP32 JTAG OpenOCD gdb