PALMiCE4の接続

下図のようにPALMiCE4をArmadillo-900の開発ボードのJTAGピンに接続し、SW3をJTAG側に設定します。

CSIDEの起動

次にデバッガソフトCSIDEを起動します。CSIDEはPALMiCE4で動作するソースデバッガです。CSIDEの起動方法について、詳しくは以下のURLより「Armadillo-900セットアップ説明書」がダウンロードできますので、そちらも合わせてご覧ください。

https://www.computex.co.jp/products/palmice4/p4_check_board.htm

CSIDEを起動し、[設定]メニューの[ターゲットシステムの設定]を選択すると、CPUの選択画面が表示されますので、メーカ名は[NXP Semiconductors]、CPUは[i.MX 8ULP]を選択し、[起動する]ボタンをクリックします。

次にターゲットシステムの設定ウィンドウが表示されますので、[初期値の設定]ボタンをクリックしてください。

すると初期値の設定が表示されますので[JTAG] タブを選択後、[リセット・パルス幅]を1000msに変更します。

OKボタンをクリックして、ターゲットシステムの設定で[更新]ボタンをクリックします。

これで起動完了です。画面の左下で風車のようにぐるぐる回っているのは各コアの実行状態を表しています。左から２つがCortex-A35、3つ目がCortex-M33に割り当てられています。起動後はすべてのコアがフリーの状態になっており、まだPALMiCE4の制御下にはありません。PALMiCE4がそれぞれのコアにアタッチすることでデバッグが可能になります。

実際には「アタッチ」、「デバッグコア切り替え」、「デバッグ情報のロード」などの操作がありますので、これらの手順を自動化します。

デバッグ手順の自動化

Cortex-M33のデバッグのために以下の手順を自動化します。

1. ハードウェアの初期化
2. Linuxカーネル起動待ち
3. Cortex-M33へアタッチ
4. デバッグコアをCortex-M33に切り替え
5. ファームウェアのELFからデバッグ情報をロード

デバッグ手順の自動化を行うには[ロード]ボタンをクリックしてファイルサーバを開きます。

このウィンドウにはコマンド、スクリプト、ELFファイルなどが登録でき、シーケンシャルに処理を行うことができます。登録した内容は [再ロード]ボタンをクリックするだけで実行できます。

ファイルサーバの追加ボタンをクリックするとメニューが表示されますので、[コマンドの追加]を選択します。

次のウィンドウでは[ハードウェアの初期化]を選択し、[次へ]ボタンをクリックします。

プロジェクトロード時にコマンドを実行する、しないの選択画面が表示されますので、[実行しない]を選択してください。以降表示される、この画面に対しては[実行しない]を選択してください。

一つ目の設定が完了すれば、再度、ファイルサーバ画面より、コマンド追加を行います。

次はLinuxの起動を待つためのメッセージの表示を行う設定です。

[メッセージの表示]を選択して、メッセージ内容として「Linuxカーネルの起動を待ちます。」と入力します。

同様の操作で、次のファイルサーバはシステムマクロの追加を行います。

そうすると、システムマクロの一覧が表示されますので、Cortex-M33へのアタッチ(@AttachCortexM33)を選択します。この時、[プロジェクトロード時に実行する]のチェックは外しておきます。

これがコアをデバッガの制御下に置くための、アタッチ操作になります。アタッチ後、デバッグ対象コアをCortex-M33に切り替えるためのコマンドを登録します。

[デバッグ対象のCPU のみを切り替えます]を選択し、コア番号として2を入力します。コア番号は0から始まり、0と１がCortex-A35、2がCortex-M33に割り当てられています。

最後のステップとして、デバッグ情報のロード操作を登録します。デバッグ情報はファームウェアのELFファイルに含まれますので、そのファイルを指定するため[追加]ボタンをクリックします。

次の画面でm33-firmware-at.elfファイルを指定します。ATDEとSambaでファイル共有していれば「\\atde9\atmark\imx-boot-2023.04-at5\m33_firmware_at\armgcc\debug」にあるはずです。\\atde9の名前が使用できない場合は直接IPアドレスを指定します。

この設定では[デバッグ情報のみのロード]を選択し、[プロジェクトから起動したときにロードする]のチェックを外してください。次に[詳細設定]ボタンをクリックしてデバッグ情報を有効にするコアを指定します。ここでは[Core No.2]にチェックを入れます。

今回の場合はCortex-M33のみなので影響はありませんが、この指定を行うことで、デバッグ対象コアごとにデバッグ情報を切り替えることができます。

登録が終了すると最終的な画面は次のようになります。

最後に[詳細設定]ボタンをクリックして[デバッグ情報に出力されるスタート・アドレスを無視する]をチェックします。

これで登録は終了です。ファイルサーバの[閉じる]ボタンをクリックして、一旦終了します。

コアの同期実行の設定

i.MX 8ULPはCortex-A35とCortex-M33のヘテロジニアスマルチコアですので、コアそれぞれに実行と停止の都合があります。例えば、Linuxが動作する2つのCortex-A35は同時に実行、同時に停止しなければ都合が悪いですし、Cortex-M33の実行停止に関係なくLinuxは動いてほしいはずです。このようなコア独立、あるいは同期の制御が必要となりますので、コアの同期実行の設定を行います。

同期実行の設定画面は、[実行]メニューの[同期実行/ブレークの設定]で開きますので、次のように設定します。

この設定の意味は、まず上の段でコア0とコア１（つまり二つのCortex-A35です）をグループAとします。そして下の段で、グループAのどの実行制御の機能を同期するか詳細に指定します。例えば、実行は同時に行っても、ブレークは個別に行うような設定も可能です。グループAを同期させる理由としては、二つのCortex-A35がSMP-Linuxで連携して動作しているため、片方だけ止めると何らかの問題が発生するのを防ぐためです。コア2のCortex-M33の設定が不要なのは、単独で実行、停止を行うためです。

この設定は、デバッグ対象のコアに対して有効になります。デバッグ対象のコアがグループAに属していれば、グループAの別のコアに対しても同じ操作が行われる仕組みとなっています。

これですべての設定は完了しましたので、Cortex-M33の動作確認をしてみましょう。

Cortex-M33の動作確認

Armadillo-900のLinuxが起動していることを確認するために、ターミナルソフト「TeraTerm」を起動しておきます。現在はログイン待ち状態になっているので、Enterキーを押せば反応が返ってくるはずです。

次にファイルサーバへ登録した操作を実行します。複雑な操作も[再ロード]ボタンをクリックするだけで実行できます。

ファイルサーバへメッセージ表示を登録した通り、次のメッセージが表示されます。

Linuxの起動が完了することでCortex-M33のデバッグが可能になりますので、ターミナルを見ながらLinuxの起動を待ちます。

ログインが表示されたら、メッセージのOKボタンをクリックします。すると、デバッグ情報がロードされ、Cortex-M33が実行待ちになります。Cortex-M33が止まっている状態ですので、ターミナルにはずらずらとメッセージが表示されます。

これは、Linuxがコア間通信でCortex-M33に何かをさせようとして失敗しているメッセージですので、とりあえず実行ボタンを押せば復帰します。このように、Armadillo-900のLinuxはCortex-M33に依存している機能がいくつかあります。

コードウィンドウでデバッグ

とりあえずCortex-M33でソースデバッグができるかどうかを確認してみましょう。

[表示]メニューからコードウィンドウを開くと、Cortex-M33はどこかのソースで停止しています。このとき、SambaとLinuxのパスの違いで、ソースファイルが見つからないというメッセージが表示されますので、正しいソースファイルを指定します。

正しく停止すれば、 [トレース実行]ボタンをクリックして、正しくソースデバッグできることを確認します。

ご覧のようにCortex-M33はLinux起動後に自動ブートしますので、main関数から追跡することができません。Armadillo-900はこの辺りも含めて作り込まれたシステムですので、ユーザーとしては自分の追加したコードからデバッグができればよい、と考えられなくもないです。どうしてもmain関数からデバッグしたい場合は、while(1)などの無限ループを先頭に書いておき、デバッグが可能になってからその行をスキップさせる方法を使います。

とりあえずここまででデバッグまでの道筋はできましたので、CSIDEを終了してプロジェクトファイル「cside.cpf」に設定を保存します。次回からはcside.cpfをダブルクリックするだけでOKです。

次はファームウェアを変更・拡張するための手順を追います。Cortex-M33に自分のコードを追加して動かしてみましょう。