JTAGICE3でのJTAGデバッグ

AVR

ATMEL社製JTAGICE3を使ったJTAGデバッグ方法の紹介

実際にマイコン上でプログラムを動作させながら、割込みや外部機器と連携した状況で、AVR の JTAG OCD を使ったデバッグができます。 これで、シミュレーションでは分かりにくいエラーを調べられます。

JTAGICE3でのデバッグ環境

  • AVRstudio 5.1
  • JTAGICE3
  • Atmel ATMega644PA

AVRへの接続は、JTAGICE3をJTAGピン（8ピン）に接続します。 JTAGICE3とAVR間のピン接続は、JTAGICE3のページを参考にどうぞ。

AVRは、JTAGによるOCD(On-Chip Debugging)をサポートしている必要があります。 使用するAVRがJTAG OCDをサポートしているかは、データシートのJTAG欄をチェックしてください。 または、AVRStudioでヒューズ設定を開き、OCDENの設定があるかチェックしてください。 AVRによっては、debugWIREなど別のOCD用のデバッグ環境が提供されています。

今回の実験に使ったプログラムは、一番下に掲載しています。LEDの点滅回路に、INT0割込みを使ったサンプルコードです。

環境設定・JTAG確認

プログラムツールをJTAGICE3へ変更する。

プロジェクトプロパティのToolから、JTAGICE3へ変更し、インターフェースをJTAGにする。

IDEに、JTAG on JTAGICE3と表示されているか確認する。

JTAGでOCD デバッグしてみる

IDE中央上の、Debugの左にある、Start Debuggin and Break をクリックか、Alt+F5を押して、デバッグを開始する。

自動的に、Flashへ書込み、FuseビットのOCDENをONにして、デバッグが開始される。

かならず、ソリューション構成がDebugになっていることを確認する。（もし、構成を変更している場合は、Debugモードが設定されているか確認すること） Releaseなど、デバッグ情報が無い場合は、ソースコードがありませんとアセンブラコードが表示される。

基本操作

正しくコンパイルされると、初めのコードで停止する。IDE上のデバッガ制御ツールを使いデバッグを進める。

  • デバッグの停止： デバッグを終了する。AVRは、一度リセットされ、Flashに書き込まれた内容を実行する。
  • 次のステートメントを表示： 現在実行されているコードをハイライトする。
  • 全て中断： 一時停止
  • Continue： 連続実行（BreakPointか、全て中断が実行されるまで実行する）

ステップ実行

  • ステップイン： 関数があれば関数内へ入り、1ステップ進む。
  • ステップオーバー： 関数実行を1ステップとして、1ステップ進む。
  • ステップアウト： 現在の関数から出るまで進む。
  • カーソル行の前まで実行： カーソル選択行の前まで実行
  • Reset： リセットし最初から実行

デバッグに必要な情報は全て、ツールバーにあるデバッグの中にある。デバッグツールが表示されない場合や、ウィンドウを間違って消してしまった場合はこちらから表示できる。

状態の表示と制御

デバッグ中で一時停止している時は、AVRマイコン内の状態を表示することが出来る。

  • IO View： I/O Memoryのレジスタ状態を表示・書き換え
  • Processor： CPU状況を表示。主にプログラムカウンタや各レジスタ状態
  • ウォッチリスト： ウォッチリストに登録した変数の値を表示する。コード上でウォッチリストに表示したい変数を右クリックし、ウォッチリストへ追加する。変数の開放など利用できない状況もあり得る。
  • 自動変数： 自動変数を表示
  • ローカル変数： ローカルのグローバル変数を表示
  • メモリ： Flash/EEPROM/Mapped Memory/IRAMなどのメモリの現状表示
  • レジスタ： CPU内のレジスタの値
  • ブレークポイント： 現在設定されているブレークポイントのリスト

他に、ソースコード上の変数にマウスカーソルを停止すると、現在値を表示したりできる。

ブレークポイントの設定

ブレークポイントは、デバッグにおいて、最もよよく使うツールの1つで、 コードが実行されるときに一時的に中断させる位置を指定するためモノです。 停止させたい位置で、ブレークポイントを挿入し、不要になれば削除します。

編集中・デバッグ中に任意に設定でき、デバッグ終了後もブレークポイントは記憶されます。

IDEの右端をダブルクリックすると、ブレークポイントの設定・削除ができる。

FAQ

  • AVRがJTAG OCDに対応しているか。
    • ターゲットのAVRのFuse設定に、JTAGENとOCDENがある場合は対応しています。
  • ヒューズの設定について
    • Fuseは、JTAGが利用可能になっていれば大丈夫です。JTAG OCDを利用可能にするOCDENはデバッグ開始時に自動的に設定されます。
    • JTAGデバッグ中に電源が落ちると、OCDENがオンになった状態になります。不都合なときは、FUSE設定でオフにすると直ります。

サンプルコード

/*
 * cega_INT0.c
 *
 *  Author: cega
 * License: Public Domain
 *
 * Function: interrupt INT0(PD2) and blink LED(PA0)
 */

/*
 * I/O Information
 *
 *  PA0:	D Output: LED : blink by High
 *  PD2:	D Input : (Internal pullup/INT0) : switch - GND
 *
 */

#define F_CPU 1000000L

#include <avr/io.h>
#include <avr/interrupt.h>
#include <util/delay.h>

static void init_ioport( void );

volatile int interrupt_count = 0;

int main(void)
{
	init_ioport();

	/* External Interrupt settings */
	EICRA = _BV(ISC00);	//	ISCnx INTn x: 00: low level INT / 01: Any edge / 10: falling edge / 11: rising edge
	EIMSK = _BV(INT0);
	EIFR = _BV(INTF0);

	sei();	// enable interrupts

	PINA = _BV(PINA0);		// toggle LED

	while(1)
	{
		if( 0 == interrupt_count % 2)
		{
			for( int i = 0; i<20 ; i++)
				_delay_ms(100);
			PINA = _BV(PINA0);		// toggle LED

		}else{
			for( int i = 0; i<5 ; i++)
				_delay_ms(100);
			PINA = _BV(PINA0);		// toggle LED
		}		
	}
}

ISR(INT0_vect)
{
	interrupt_count++;
}

static void init_ioport( void )
{

	/*
		Port Digital I/O settings
	*/

	/*
		DDRx:  0: Input / 1: Output
		PORTx:
			Input : 0: pull-up disable / 1: pull-up enable
			Output: 0: Low / 1: High
		PINx:
			Read PINx:  Pin status
			Write PINx: 1: PORTx の値を反転する

		追記1: 電力最小化には、各ポートをRead/Pull-upにして、何も外部接続しない方が良い。
		追記2: リセット時も電力最小化する場合は、各ポートに外部Pull-up/Pull-downを接続するのが良い。(デバイスにより違うので注意)
	*/

	DDRA  = _BV(0);
	PORTA = ~_BV(PORTA0);

	DDRB  = 0x00;
	PORTB = 0xff;

	DDRC  = 0x00;
	PORTC = 0xff;

	DDRD  = 0x00;
	PORTD = 0xff;
}

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