Verdi进行软硬件调试HW/SW

1导言

今天介绍的工具是Verdi自带的HW/SW，特点是将汇编语言/C语言/寄存器状态/memory状态和Verdi的波形同步，便于debug。

越来越多的设计包含嵌入式处理器内核。这意味着这些设计的验证涉及在嵌入式内核上运行的代码，通常是开发系统的一个组成部分。同样，测试代码的开发通常是整体验证策略的一部分。硬件调试在硬件级别工作，硬件状态可视化为信号，而嵌入式代码则以汇编或C级别编写。这导致了抽象水平的差距。目前，弥合差距涉及对嵌入式核心工作的扎实理解。它通常通过开发临时脚本来完成，以将捕获的跟踪数据细化到程序集级别。回到C级通常只能通过繁琐的体力劳动来实现。（官方的介绍）

来点直观的感受：

左边是eclipse，分别展现汇编（包含pc，opcode等），C语言，通用寄存器，memory等信息。右侧是Verdi展示的硬件执行波形。

波形-汇编-C语言-寄存器-memory完全同步，数据对debug而言一目了然，非常直观。左侧可以单步执行，其他模块（包括Verdi波形）也同步变化。如果调试右侧波形，左侧的eclipse信息也是同步变化。

2基本介绍

目前手册明确说支持的平台有RedHat和SUSE。亦安自己使用的平台：RedHat7.9（64），Verdi2023.12，VCS2023.12。

官方特别支持的核包括ARM的所有核以及部分合作商的核。对RISC-V架构也同样支持。

如果你使用的是ARM的核，那么就属于官方支持的架构和核，我们只需要指定仿真核的参数，即可生成hwsw.fsdb用于HW/SW仿真。流程如下：

转换流程如下：

转换命令：

hwsw_debug_convertcpuType=Cortex-M3exeFile=test.elf\
-itarmac.log-ohwsw.fsdb

hwsw_debug_convert:转换命令

cpuType=Cortex-M3：这个命令指示的是tarmac.log/cpu.log的格式，对应的是*.pat文件，该文件解释了log的打印格式。具体tarmac.log格式由vendor决定。*.pat位置在$VERDI_HOME/share/hwsw_debug/patterns。如果是定制化的格式，那么可以自己写一个mycpu.pat放入这个目录下，然后将转换命令换成：

hwsw_debug_convertcpuType=mycpuexeFile=test.elf\
-itarmac.log-ohwsw.fsdb

-i tarmac.log：该命令指示的是输入的log文件，该log文件记录了仿真时的各种状态，例如：

//Cycle:#insthartpcopcodereg=value;mnemonic
//---------------------------------------------------------------
24:#1000000000595552b7t0=59555000;luit0,0x59555000
25:#200000000455528293t0=59555555;addit0,t0,1365
26:#30000000087c029073;csrrwzero,csr_7c0,t0
32:#400000000cf0044117sp=f004400c;auipcsp,0xf0044000
34:#5000000010e4410113sp=f0043e50;addisp,sp,-444
34:#600000001400002805ra=00000016;c.jal0x44
56:#700000004400007155sp=f0043d80;c.addi16sp-208
57:#80000000460000c786;c.swspra,0xcc[f0043e4c]
58:#90000000480000c5a2;c.swsps0,0xc8[f0043e48]
58:#1000000004a00000980s0=f0043e50;c.addi4spns0,0xd0
59:#1100000004cf00437b7a5=f0043000;luia5,0xf0043000
62:#12000000050f6440713a4=f0043db4;addia4,s0,-156
62:#13000000054e0e7ae23;swa4,-484(a5)[f0042e1c]
63:#14000000058f00437b7a5=f0043000;luia5,0xf0043000
63:#1500000005cf3440713a4=f0043d84;addia4,s0,-204
64:#16000000060e0e7ac23;swa4,-488(a5)[f0042e18]
64:#17000000064f00437b7a5=f0043000;luia5,0xf0043000
65:#18000000068e187a783a5=f0043d84;lwa5,-488(a5)[f0042e18]
65:#1900000006cf0043737a4=f0043000;luia4,0xf0043000
66:#20000000070e1c72703a4=f0043db4;lwa4,-484(a4)[f0042e1c]
67:#210000000740000c398;c.swa4,0(a5)[f0043d84]
67:#22000000076f00437b7a5=f0043000;luia5,0xf0043000
68:#2300000007ae187a783a5=f0043d84;lwa5,-488(a5)[f0042e18]
72:#2400000007e0007a223;swzero,4(a5)[f0043d88]
72:#25000000082f00437b7a5=f0043000;luia5,0xf0043000
73:#26000000086e187a783a5=f0043d84;lwa5,-488(a5)[f0042e18]

对上面log格式解释的*.pat的文件如下：

#PARAMETERS:configName=RISC-V32IriscvFixes

#Instructions:
%CYCLE%:(\#%DEC%)?0(%PC%)?(%OPCODE%)?(%REGNAME%=%REGDATA%)?;%DISASM%

#ignore
//.*

*.pat支持的表述：

-o hwsw.fsdb：这个命令指示的是输出的文件。

转换完成后使用：verdi -dbdir sim.daidir -ssf hwsw.vf打开verdi，并打开HW/SW即可实现硬件软件同步的仿真。

hwsw.vf是对两个fsdb文件的合并，即design.fsdb和log转换来的hwsw.fsdb。

在nwave里面点击File/Edit Virtual File合并两个文件，即可生成上述的hwsw.vf。如下：

3## DEMO

有些细节可能没有讲清楚，这里的关键个人觉得是生成tarmac.log其他基本没有技术含量，手册里面描述的非常清晰，亦安只是把一些宏观流程展现给大家，如果还有问题，请参阅Verdi手册。

官方给了个RV32的Demo，在$VERDI_HOME/demo/hwsw_debug/veer_riscv这个demo可以直接跑，感兴趣的朋友可以体验一下流程。