第9章 嵌入式系統(tǒng)設(shè)計與調(diào)試

9.1 嵌入式系統(tǒng)設(shè)計流程

在我工作的第二年（大約10年前），我第一次私下完全獨立地設(shè)計制作了一款模塊冷水機組單片機集中控制系統(tǒng)，由單片控制系統(tǒng)根據(jù)環(huán)境的實際負(fù)荷智能控制多臺冷水機組協(xié)調(diào)平衡運行。我記得自己是按以下步驟開展工作的：

1）詳細(xì)了解控制對象，制定出控制器的模擬輸入/輸出數(shù)量以及數(shù)字輸入/輸出數(shù)量；

2）制定輸入與輸出的控制邏輯關(guān)系；

3）參考以前類似產(chǎn)品的設(shè)計資料；

4）制定出整體設(shè)計方案；

5）廣泛查閱相關(guān)芯片的數(shù)據(jù)手冊以及市場供應(yīng)情況；

6）完成芯片選型，采購芯片；

7）繪制電路原理圖；

8）照芯片制作封裝圖，繪制PCB圖；

9）找制板廠制作PCB電路板，自己開始寫程序代碼（都是匯編）；

10）自己焊接；

11）使用仿真調(diào)試器進(jìn)行調(diào)試；

12）調(diào)試完之后對原理圖、PCB圖和源代碼作相應(yīng)修改；

13）進(jìn)行第二次制板；

14）再次調(diào)試；

15）結(jié)束。

經(jīng)過以上步驟，克服了種種困難，我自己獨立設(shè)計制作的第一個產(chǎn)品就這樣誕生了，而且得到了公司的全額資金支持，成為公司自研項目，替換外購產(chǎn)品。這是對我的最好認(rèn)可，也是對我自信心的最大激勵。我能做到，相信所有有志做點事情的讀者同樣能夠做到。開了個好頭，后面的事就順理成章了，即使碰到再大的困難也都是能夠克服的。

9.2 嵌入式系統(tǒng)硬件原理設(shè)計與審核

以下是我根據(jù)10多年電路設(shè)計與調(diào)試經(jīng)歷總結(jié)出的一點經(jīng)驗和感想，姑且叫它“電路原理圖設(shè)計審核規(guī)范”吧，只是一家之言，摘錄到這里僅供讀者參考。

1）詳細(xì)理解設(shè)計需求，從需求中整理出電路功能模塊和性能指標(biāo)要求。

2）根據(jù)功能和性能需求制定總體設(shè)計方案，對CPU進(jìn)行選型，CPU選型有以下幾點要求：

a）性價比高；

b）容易開發(fā)：體現(xiàn)在硬件調(diào)試工具種類多，參考設(shè)計多，軟件資源豐富，成功案例多；

c）可擴(kuò)展性好。

3）針對已經(jīng)選定的CPU芯片，選擇一個與我們需求比較接近的成功參考設(shè)計，一般CPU生產(chǎn)商或他們的合作方都會對每款CPU芯片做若干款開發(fā)板進(jìn)行驗證，比如AMCC的PPC440EP就有yosemite和bamboo兩款開發(fā)版。廠家最后公開給用戶的參考設(shè)計圖雖說不是產(chǎn)品級的東西，也應(yīng)該是經(jīng)過嚴(yán)格驗證的，否則將會影響到他們的芯片推廣應(yīng)用。縱然參考設(shè)計的外圍電路有可推敲的地方，CPU本身的管腳連接使用方法也絕對是值得我們信賴的，當(dāng)然如果萬一出現(xiàn)多個參考設(shè)計某些管腳連接方式不同的情況，我們可以細(xì)讀CPU芯片手冊和勘誤表，或者找廠商確認(rèn)。另外在設(shè)計之前，最好能外借或者購買一塊選定的參考板進(jìn)行軟件驗證，如果軟件驗證沒有問題，那么硬件參考設(shè)計也是可以信賴的。但要注意一點，現(xiàn)在很多CPU都有若干種啟動模式，我們要自己選一種最適合的啟動模式，或者做成兼容設(shè)計。

4）根據(jù)需求對外設(shè)功能模塊進(jìn)行元器件選型，元器件選型應(yīng)該遵守以下原則：

a）普遍性原則：所選的元器件要是被廣泛使用驗證過的，盡量少使用冷門、偏門芯片，減少開發(fā)風(fēng)險。

b）高性價比原則：在功能、性能、使用率都相近的情況下，盡量選擇價格比較好的元器件，降低成本。

c）采購方便原則：盡量選擇容易買到、供貨周期短的元器件。

d）持續(xù)發(fā)展原則：盡量選擇在可預(yù)見的時間內(nèi)不會停產(chǎn)的元器件。

e）可替代原則：盡量選擇pin to pin兼容芯片品牌比較多的元器件。

f）向上兼容原則：盡量選擇以前老產(chǎn)品用過的元器件。

g）資源節(jié)約原則：盡量用上元器件的全部功能和管腳。

5）對選定的CPU參考設(shè)計原理圖外圍電路進(jìn)行修改。修改時對于每個功能模塊都要找至少3個相同外圍芯片的成功參考設(shè)計，如果找到的參考設(shè)計連接方法都是完全一樣的，那么基本可以放心參照設(shè)計，但即使只有一個參考設(shè)計與其他的不一樣，也不能簡單地按少數(shù)服從多數(shù)的原則，而是要細(xì)讀芯片數(shù)據(jù)手冊，深入理解那些管腳含義，多方討論，聯(lián)系芯片廠技術(shù)支持，最終確定科學(xué)、正確的連接方式，如果仍有疑義，可以做兼容設(shè)計。這是整個原理圖設(shè)計過程中最關(guān)鍵的部分，我們必須做到以下幾點：

a）對于每個功能模塊要盡量找到更多的成功參考設(shè)計，越難的應(yīng)該越多，成功的參考設(shè)計是“前人”的經(jīng)驗和財富，我們理當(dāng)借鑒吸收，站在“前人”的肩膀上，也就提高了自己的起點。

b）要多向權(quán)威請教、學(xué)習(xí)，但不能迷信權(quán)威，因為人人都有認(rèn)知誤差，很難保證對哪怕是自己最了解的事物總能做出最科學(xué)的理解和判斷，開發(fā)人員一定要在廣泛調(diào)查、學(xué)習(xí)和討論的基礎(chǔ)上做出最科學(xué)正確的決定。

c）如果是參考已有的老產(chǎn)品設(shè)計，設(shè)計中要留意老產(chǎn)品有哪些遺留問題，這些遺留問題與硬件哪些功能模塊相關(guān)，在設(shè)計這些相關(guān)模塊時要更加注意推敲，不能機械照抄原來設(shè)計，比如我們老產(chǎn)品中的IDE經(jīng)常出問題，經(jīng)過仔細(xì)斟酌，廣泛討論和參考其他成功設(shè)計，發(fā)現(xiàn)我們的IDE接口有兩個管腳連線方式確實不規(guī)范。還有，針對FGPI通道丟失視頻同步信號的問題，可以在硬件設(shè)計中引出硬件同步信號管腳，以便進(jìn)一步驗證，更好發(fā)現(xiàn)問題的本質(zhì)。

6）硬件原理圖設(shè)計還應(yīng)該遵守一些基本原則，這些基本原則要貫徹到整個設(shè)計過程，雖然成功的參考設(shè)計中也體現(xiàn)了這些原則，但因為是“拼”出來的原理圖，所以我們還要隨時根據(jù)這些原則來設(shè)計審查原理圖，這些原則包括：

a）數(shù)字電源和模擬電源分割。

b）數(shù)字地和模擬地分割，單點接地，數(shù)字地可以直接接機殼地（大地），機殼必須接地，以保護(hù)用護(hù)人身安全。

c）保證系統(tǒng)各模塊資源不能沖突，例如：同一I2C總線上的設(shè)備地址不能相同等。

d）閱讀系統(tǒng)中所有芯片的手冊（一般是設(shè)計參考手冊），看它們未用的輸入管腳是否需要做外部處理，是要上拉、下拉，還是懸空，如果需要上拉或下拉，則一定要做相應(yīng)處理，否則可能引起芯片內(nèi)部振蕩，導(dǎo)致芯片不能正常工作。

e）在不增加硬件設(shè)計難度的情況下盡量保證軟件開發(fā)方便，或者以較小的硬件設(shè)計難度來換取更多方便、可靠、高效的軟件設(shè)計，這點需要硬件設(shè)計人員懂得底層軟件開發(fā)調(diào)試，要求較高。

f）功耗問題，設(shè)計時盡量降低功耗。

g）產(chǎn)品散熱問題，可以在功耗和發(fā)熱較大的芯片增加散熱片或風(fēng)扇，產(chǎn)品機箱也要考慮這個問題，不能把機箱做成保溫盒，電路板對“溫室”是感冒的。還要考慮產(chǎn)品的安放位置，最好是放在空間比較大，空氣流動暢通的位置，有利于熱量散發(fā)出去。

7）硬件原理圖設(shè)計完成之后，設(shè)計人員應(yīng)該按照以上步驟和要求首先進(jìn)行自審，自審后要有95%以上的把握和信心，然后再提交給他人審核，其他審核人員同樣按照以上要求對原理圖進(jìn)行嚴(yán)格審查，如發(fā)現(xiàn)問題要及時進(jìn)行討論分析，分析解決過程同樣遵循以上原則和步驟。

8）只要開發(fā)和審核人員都能夠嚴(yán)格按照以上要求進(jìn)行電路設(shè)計和審查，我們就有理由相信，所有硬件開發(fā)人員設(shè)計出的電路板第一版成功率都會很高的，所以我提出以下幾點：

a）設(shè)計人員自身應(yīng)該保證原理圖的正確性和可靠性，要做到設(shè)計即是審核，嚴(yán)格自審，不要把希望寄托在審核人員身上，設(shè)計出現(xiàn)的任何問題應(yīng)由設(shè)計人員自己承擔(dān)，其他審核人員不負(fù)連帶責(zé)任。

b）其他審核人員雖然不承擔(dān)連帶責(zé)任，也應(yīng)該按照以上要求進(jìn)行嚴(yán)格審查，一旦設(shè)計出現(xiàn)問題，同樣反映了審核人員的水平、作風(fēng)和態(tài)度。

c）普通原理圖設(shè)計，包括老產(chǎn)品升級修改，原則上要求原理圖一版成功，最多兩版封板，超過兩版將進(jìn)行績效處罰。

d）對于功能復(fù)雜，疑點較多的全新設(shè)計，原則上要求原理圖兩版內(nèi)成功，最多三版封板，超過三版要進(jìn)行績效處罰。

e）原理圖封板標(biāo)準(zhǔn)為：電路板沒有任何原理性飛線和其他處理點。

9）制定上述規(guī)范的目的和出發(fā)點是為了培養(yǎng)硬件開發(fā)人員嚴(yán)謹(jǐn)、務(wù)實的工作作風(fēng)和嚴(yán)肅、認(rèn)真的工作態(tài)度，增強他們的責(zé)任感和使命感，提高工作效率和開發(fā)成功率，保證產(chǎn)品質(zhì)量。希望年輕的硬件開發(fā)人員能在磨煉中迅速成長起來。

對于復(fù)雜的PCB板設(shè)計，如高頻多層板一般都請專人布線，因為復(fù)雜的PCB板涉及電磁兼容和電磁干擾方面的問題，這是一門高深的學(xué)問，除了一些基本的注意事項外還有一些特殊的防護(hù)措施，比如設(shè)計時使用一些專門的電磁兼容芯片等，感興趣的讀者可以看一些電磁理論方面的書籍。

9.3 硬件設(shè)計工具軟件

目前設(shè)計原理圖一般使用Protel99SE或者OrCAD Capture軟件。而PCB布線一般使用Protel99SE、PADS或者Allgero（Cadence），其中Allgero的綜合功能最強，有非常強的硬件仿真功能，受到越來越多硬件設(shè)計工程師的青睞。

Protel99SE的安裝比較簡單，網(wǎng)上有只需雙擊一個安裝圖標(biāo)就可以一次完成安裝的版本。而Cadence和PADS的安裝有時會碰到一些麻煩，主要是安裝license的問題，我就曾經(jīng)碰到過，但只要讀者耐心細(xì)致一點總是能成功的：只要把有效license.txt文件放到PADS安裝目錄下，然后在安裝license時，把路徑指到該文件就可以了。cadence的license文件則是做好了的license.lic文件，只要把它放到某個目錄下，再設(shè)置Windows環(huán)境變量LM_LICENSE_FILE指到這個文件就可以了。

9.4 嵌入式系統(tǒng)調(diào)試仿真工具

嵌入式硬件系統(tǒng)設(shè)計出來后就要進(jìn)行調(diào)試，不管是硬件調(diào)試還是軟件調(diào)試或者程序固化，都需要用到調(diào)試仿真工具。

隨著處理器新品種、新型號的不斷涌現(xiàn)和不斷更新，目前市面上的嵌入式系統(tǒng)調(diào)試仿真工具也層出不窮，這些調(diào)試仿真工具因其功能、性能、通用性的不同價格也相差非常懸殊，從幾十元的簡易JTAG調(diào)試器到幾萬元甚至幾十萬元的高端調(diào)試仿真器應(yīng)有盡有，以前這方面的工具大部分都是進(jìn)口的，現(xiàn)在國內(nèi)有些公司也開始開發(fā)這方面的工具，而且性價比很好，只是國內(nèi)做的大部分都是專用的，通用的比較少，因為通用的應(yīng)用也很少，而且價格昂貴。

下面列舉一些我曾經(jīng)用過的調(diào)試仿真工具：

1）MCS-51單片機調(diào)試仿真系統(tǒng)MDS-55-B5，由三環(huán)電子生產(chǎn)；

2）調(diào)試PPC860、IXP425和PPC440EP用的BDI2000（進(jìn)口）；

3）調(diào)試SB1250（MIPS）和PPC405GP用的Risc Watch Debugger（進(jìn)口）；

4）調(diào)試PPC860用的EST ICE（進(jìn)口）和BDM Probe（進(jìn)口）；

5）調(diào)試MC68K用的Code Cruiser加串口；

6）調(diào)試S3C44B0和S3C4510用的簡易JTAG調(diào)試器，用于S3C44B0和S3C4510調(diào)試的簡易JTAG調(diào)試器有兩種，一種是與SDT2.51軟件配合使用簡易JTAG調(diào)試器，另一種是與ADS1.2配合使用簡易JTAG調(diào)試器（不過我沒有用成過，因為我下載的ADS1.2不能用），叫做Wiggler線纜，第10章中的簡易JTAG線纜燒寫器就是指Wiggler，這兩種簡易JTAG的Protel99SE版原理圖和PCB圖都可以從本書附帶的光盤中找到。

9.5 嵌入式系統(tǒng)調(diào)試診斷方法

嵌入式系統(tǒng)開發(fā)過程實際上就是一個調(diào)試診斷的過程，而且調(diào)試診斷將一直伴隨著一個產(chǎn)品的終身，即使是最成熟的產(chǎn)品也偶爾會出現(xiàn)這樣或那樣的問題，這都需要開發(fā)人員去診斷、排查。

嵌入式系統(tǒng)的調(diào)試包括硬件調(diào)試、軟件調(diào)試以及綜合調(diào)試。硬件調(diào)試一般是指系統(tǒng)剛開發(fā)出來時上電前后的檢查，包括：

1）上電前檢查電源和地是否短路，目視檢查是否有虛焊、漏焊；

2）上電后檢查時鐘線上的頻率和波形、幅度是否正常，各電源電壓是否穩(wěn)定正常，各芯片溫度是否正常，各指示燈是否正常。

軟件調(diào)試一般是指保證硬件一切正常的情況下驗證程序執(zhí)行的時序是否正確，邏輯和結(jié)果是否與設(shè)計要求相符，能否滿足功能和性能要求等。軟件調(diào)試的方法有很多，包括：

1）用指示燈跟蹤調(diào)試；

2）用串口打印調(diào)試；

3）用簡單的調(diào)試器進(jìn)行匯編代碼級調(diào)試；

4）用比較高端的調(diào)試器進(jìn)行源代碼級調(diào)試；

5）用仿真器進(jìn)行硬件仿真。

上述單純的硬件調(diào)試或軟件調(diào)試都是相對比較簡單的，困難的是綜合調(diào)試。下面我先舉一些自己在工作中曾經(jīng)碰到的疑難問題，然后再從中歸納出一些一般的調(diào)試方法和注意事項。

例1：我們自主設(shè)計制作的PPC860（Motorola）網(wǎng)絡(luò)引擎平臺的調(diào)試已接近尾聲，同一批生產(chǎn)的4塊板子都通過了全部軟件測試，于是又去焊了第二批，可是在第二批板子中有1塊板子的FEC不能正常工作，我們幾個軟件和硬件工程師使用了各種手段，重新看了多遍芯片手冊，還是沒找出原因，于是把板子發(fā)回工廠重新焊接BGA，可是回來問題還是照樣存在，沒辦法最后打算將這塊板子當(dāng)做個樣處理，把板子上的芯片都焊下來。按常理來說這種做法很符合邏輯，因為元器件都是一樣的，板子也是一批的，那就可能是這塊板子的某個地方焊接不好，但又不好查，反復(fù)重新焊接可能會把主板焊壞。后來有人從PPC860芯片上用放大鏡都要睜大眼睛才能看清的字符上（據(jù)說我國第一代國產(chǎn)高端處理器芯片“寒心”就是某“科學(xué)家”將“摩托”同一類型芯片上的這些字母磨掉后刻上“寒心一號”搖身一變造出來的！！！）發(fā)現(xiàn)這塊板子的CPU版本號是“D4”，而其他板子的CPU版本號是“D3”，可芯片手冊上并沒有這兩個版本之間的比較說明，從網(wǎng)上找到PPC860的勘誤手冊，發(fā)現(xiàn)在PPC860TZP50D4版本中，ECNTRL寄存器增加了一個叫FEC_PIN_MUX的位（bit2）來控制FEC各管腳的復(fù)用功能，如果要使用FEC就必須將該位設(shè)置為1，所以要在FEC的相關(guān)程序中加上ECNTRL |= 0x00000004語句行。

例2：當(dāng)我調(diào)試業(yè)余自制的MC68VZ328板子時，電路板硬件檢查沒有問題，用Code warrior通過串口往flash中燒制編譯好的uClinux程序也一切正常，但是重新上電，發(fā)現(xiàn)串口沒有任何數(shù)據(jù)，用萬用表檢查（當(dāng)時自己沒有示波器等“先進(jìn)設(shè)備”）也沒查出結(jié)果，然后每天上下班把這塊板子放在包里，沒事就拿出來瞪大眼睛看看，看著也不免窩火，但有一天卻發(fā)現(xiàn)一個標(biāo)著電阻符號的地方卻焊上了電容，回到家把電阻換上去再上電，串口一下就打印出uClinux的啟動信息，呵，那滋味，比喝了蜂蜜都甜，當(dāng)然當(dāng)時也是因為沒有太多經(jīng)驗，如果這問題放現(xiàn)在，估計一天內(nèi)肯定解決掉。另外在初次調(diào)試自制的S3C4510開發(fā)板時，就是不能從串口輸出字符，費了半天時間才發(fā)現(xiàn)把串口電平轉(zhuǎn)換芯片max3232cse的第6腳上的旦電容極性焊反了。

例3：在調(diào)試SB1250嵌入式服務(wù)器主板時，由于使用的是DDR1代內(nèi)存條，數(shù)據(jù)線和時鐘線上串并聯(lián)的去耦電容電阻相當(dāng)多，第一批焊回來的板子幾乎沒有一塊能夠順利進(jìn)入CFE（BIOS）菜單界面的，檢查時鐘波形和電源與借用的DEMO板相比都很好，我把主板上DDR DIM槽周圍的那些去耦電阻電容都全部用烙鐵重新過一遍錫，嘿嘿，還真管用，這種方法屢試不爽，而且在后面調(diào)試PCI和HT總線時使用這招也很有用，可能是因為SB1250系統(tǒng)是高頻電路，對焊接要求比較高，稍微有一點漏焊或者虛焊都不行，我是這樣認(rèn)為的。

例4：在一個使用實時時鐘芯片SD2000的應(yīng)用系統(tǒng)中，經(jīng)常會出現(xiàn)讀出的時間被復(fù)位到“2000年1月1日”的情況，我用自己編寫的測試程序經(jīng)過多次測試發(fā)現(xiàn)，按照SD2000芯片手冊中的時序進(jìn)行連續(xù)讀寫確實會經(jīng)常出現(xiàn)復(fù)位現(xiàn)象，好像是芯片錯把讀寫時序當(dāng)成了復(fù)位操作時序，而且每次必出，所以我感覺到芯片本身應(yīng)該有Bug，于是告訴同事可能是芯片本身有問題，讓他跟廠家聯(lián)系，但因為這個芯片在老產(chǎn)品中用了比較長的時間，所以同事不太認(rèn)同我的看法，但還是與SD2000廠家取得了聯(lián)系，廠家經(jīng)過兩天專門強化測試后通知我們“SD2000本身確實有Bug，可能因為干擾導(dǎo)致芯片復(fù)位到2000年1月1日”。

例5：在用PNX1700（DSP）處理器設(shè)計成的音視頻開發(fā)平臺上，常會出現(xiàn)CVBS輸出黑白圖像（應(yīng)該是彩色）或顏色不正常現(xiàn)象，于是先詳細(xì)閱讀CVBS輸出芯片AVS3169的手冊，然后用示波器測量3169芯片的時鐘管腳，在測量的過程中經(jīng)常會出現(xiàn)顏色恢復(fù)正常的現(xiàn)象，再做多次測試發(fā)現(xiàn)這種現(xiàn)象是由于將場同步VSYNC信號與相鄰的數(shù)據(jù)線Data7短路造成的，再測試發(fā)現(xiàn)將VSYNC與其他數(shù)據(jù)線（Data[0:6]）任一根短接一下都可以恢復(fù)正常，再用視頻時鐘信號CLK與數(shù)據(jù)線短接一下有時也能恢復(fù)正常，但有時也不能恢復(fù)，所以懷疑是視頻場同步信號有問題。順著這根線索查了一下AVS3169的VSYNC信號與PNX1700的連接方式，發(fā)現(xiàn)在用CVBS輸出時，PNX1700上與AVS3169的VSYNC信號相連的引腳是輸出QVCP_VSYNC信號，檢查VO輸出模式設(shè)置沒有問題，再查QVCP的設(shè)置，看哪個寄存器能控制QVCP_SYNC信號，發(fā)現(xiàn)在QVCP_CONTROL(0x10e020)寄存器中有對HSYNC和VSYNC的控制，用命令在線修改了直接相關(guān)的該寄存器中4個位的值，但沒有任何效果，再在整個PNX1700芯片手冊中查找關(guān)鍵字VSYNC，發(fā)現(xiàn)在398頁有對QVCP VSYNC設(shè)置要求的描述：該寄存器的bit1(Master)要求設(shè)成1，即從模式，而我們現(xiàn)在是設(shè)成0，即主模式，我把該位改成1后屏幕出現(xiàn)黑屏，沒有任何顯示，再把這位恢復(fù)到0，竟然出現(xiàn)了顏色，屢試不爽，仔細(xì)研究這個寄存器的bit1和bit0分別是控制屏幕時鐘發(fā)生器（STG）工作模式（主/從）和STG的復(fù)位，分析覺得在系統(tǒng)上電后對QVCP初始化之前先把QVCP的STG置成從模式并且復(fù)位STG，然后再用原有的初始化程序，這樣應(yīng)該可以解決視頻信號的時鐘和數(shù)據(jù)不同步問題，所以在主程序中初始化QVCP之前加入MMIO(0x10e020) = 0x20050006行，測試果然不再出現(xiàn)上述問題，問題解決；并順勢延伸一下，以前用SAA7105做CVBS輸出時偶爾也會出現(xiàn)屏幕頂部顯示不正常問題應(yīng)該與這個問題一樣，所以用上述相同的方法修改程序后對SAA7105 CVBS輸出進(jìn)行強化測試（每8秒鐘重新啟動一次，強化測試3天），結(jié)果沒有再出現(xiàn)顯示不正常現(xiàn)象。

例6：同樣是PNX1700音視頻開發(fā)平臺上遇到的問題，VGA輸出時OSD菜單會抖動，最先想到的方法是把OSD的scaler改用QVCP來做而不是MBS來做，這樣在1500上會減輕OSD抖動現(xiàn)象，幾乎不出，但在1700上測試效果還是很不好，抖動仍然很厲害，后來安排同事將1500種DDR時鐘的工作頻率從166MHz提高到200MHz，并告訴他需要改哪個模塊的哪幾個寄存器，這時正好是用VGA做視頻輸出（一般情況是用CVBS做視頻輸出，但因為此時正在跟蹤VGA中OSD抖動問題，所以用了VGA輸出模式）來調(diào)DDR工作頻率的，在同事修改DDR寄存器過程中我卻發(fā)現(xiàn)OSD怎么不抖了，仔細(xì)研究同時修改過的寄存器相關(guān)位的定義，發(fā)現(xiàn)在DDR模塊中有兩個寄存器與DDR仲裁相關(guān)，一個是ARB_HRT_WINDOW（0x65184，DDR仲裁硬件實時窗口），另一個是ARB_CPU_WINDOW（0x65188，DDR仲裁CPU窗口），將這兩個寄存器分別設(shè)置成ARB_HRT_WINDOW = 0xffff及ARB_CPU_WINDOW = 0x0就不會出現(xiàn)OSD抖動，因為在這種設(shè)置情況下DDR對DMA的占有權(quán)高于CPU對DDR的擁有權(quán)，DDR可以搶斷CPU，原來的設(shè)置使CPU可以搶斷DDR占有DMA。其實在發(fā)現(xiàn)問題VGA中的OSD抖動問題之初我也找過與memory相關(guān)的寄存器設(shè)置，因為根據(jù)以前經(jīng)驗和習(xí)慣思維，DDR配置寄存器只是負(fù)責(zé)DDR部分，而memory與CPU之間關(guān)系的寄存器應(yīng)該在系統(tǒng)寄存器中，所以沒有去查找DDR配置寄存器，可是在這一例子中卻偏偏在DDR配置寄存器中。

從上述幾個例子中我們可以總結(jié)歸納以下幾點調(diào)試方法和注意事項：

1）加深理解法：加深理解包括加深對硬件和軟件的理解，加深對硬件的理解主要是詳細(xì)閱讀相關(guān)的芯片數(shù)據(jù)手冊，而加深對軟件的理解是因為現(xiàn)在開發(fā)嵌入式系統(tǒng)并不是所有程序都需要自己編寫，很多都是已經(jīng)做好的，直接從網(wǎng)上獲取或者采購獲得，但這些軟件不一定是完全針對我們自己的目標(biāo)板的，所以在使用過程中經(jīng)常會發(fā)現(xiàn)一些問題，特別是底層軟件，而一旦出現(xiàn)問題，開發(fā)人員首先必須了解出現(xiàn)問題的代碼。只有建立在對相關(guān)硬件和軟件深入理解的基礎(chǔ)上才可能做出更符合實際的判斷，才可能更好地解決問題。

2）比較法：比較的方法有很多，比如將同樣的軟件放在兩個類似但不相同的硬件平臺上運行比較現(xiàn)象；將兩個不同版本的軟件放在同一個硬件平臺上運行比較現(xiàn)象；將相同的軟件放到相同批次但不同的兩個硬件平臺上運行比較現(xiàn)象。對于一些不是很隱蔽的問題通過比較法通常能得到不錯的效果。

3）分解法：當(dāng)碰到分析起來比較復(fù)雜、可能有很多因素的問題時，可以把問題分成解幾個小問題來測試診斷，比如編寫幾個單獨的小測試程序?qū)Ω鞣N可能因素進(jìn)行排查測試，根據(jù)這些測試結(jié)果再進(jìn)行科學(xué)判斷。

4）軟硬件結(jié)合法：這種方法是需要一定靈感和悟性的。比如上面的例5，在測試過程中，可以在不破壞硬件的前提下臨時改變一下硬件的狀態(tài)（比如該例中將數(shù)據(jù)線和時鐘線短路），看問題現(xiàn)象會不會有所變化，如果有，那么多做類似試驗找出變化規(guī)律和關(guān)鍵因素，然后再進(jìn)行分析解決。在底層軟件開發(fā)中，對于時序要求嚴(yán)格的硬件模塊的軟件編程要特別注意，一旦程序的時序出了問題，而這部分軟件已經(jīng)與其他系統(tǒng)軟件融合到一起，那么這種軟件讓別人去檢查是很難查出問題的。

5）診斷、排故要建立在大量實驗的基礎(chǔ)之上，要多動手，不能光知道臆想，不愿實際操作，還美其名曰“善于思考和分析”。嵌入式系統(tǒng)開發(fā)是一門實踐性很強的科學(xué)，需要在實踐中總結(jié)出事物客觀規(guī)律，從而更好地認(rèn)識和利用它們，讓它們更好地按我們的意圖工作。

6）嵌入式系統(tǒng)開發(fā)調(diào)試要求開發(fā)人員有嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的工作態(tài)度，決不放過調(diào)試過程中發(fā)現(xiàn)的任何一點蛛絲馬跡，因為它很可能就是打開潘多拉寶盒的鑰匙。

7）要有實事求是的工作作風(fēng)，要有敢于懷疑一切的精神和勇氣，我們理當(dāng)尊重權(quán)威和前人的科技成果，但當(dāng)出現(xiàn)矛盾時我們更應(yīng)該相信實驗結(jié)果，這樣科學(xué)才會進(jìn)步。

8）要勇于挑戰(zhàn)自我，拋開習(xí)慣性思維和成見，拓寬思路，多角度分析問題。

9）嵌入式系統(tǒng)開發(fā)特別是底層軟件和操作系統(tǒng)內(nèi)核開發(fā)因為需要同時跟軟件和硬件打交道，所以是一件比較艱苦的工作，很有挑戰(zhàn)性。即使我們各方面都做得非常好，考慮得非常細(xì)致周全，目標(biāo)系統(tǒng)仍然可能跟我們開一些小小的玩笑，我們經(jīng)常會碰到一個非常小的問題困擾我們幾天甚至幾周的時間，這期間我們可能茶飯不思、夜不能寐，因此嵌入式系統(tǒng)底層軟件開發(fā)人員不但要有平和的心態(tài)，且具備一定的耐心和毅力，還要有勇于克服一切困難的勇氣和信心！只要我們做得足夠好，那么可能解決一個具體疑難的過程帶有一定偶然性，但我們終將排除所有阻礙！

所以說，嵌入式系統(tǒng)調(diào)試過程就是一個更加深入了解我們的目標(biāo)系統(tǒng)以及系統(tǒng)中的每個單元模塊特性的過程，就是一個鍛煉我們的邏輯思維和分析推理能力的過程，就是一個開拓思路、向習(xí)慣思維和權(quán)威挑戰(zhàn)的過程，就是一個培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的工作態(tài)度和實事求是工作作風(fēng)的過程，就是一個鍛煉我們耐力和毅力的過程，最終是一個學(xué)習(xí)進(jìn)步的過程！

嵌入式系統(tǒng)調(diào)試診斷能力的提升是一個長期實踐、積累、提高的過程！