在芯片设计与嵌入式开发领域,调试技术是打通“理论设计”与“实际落地”的关键桥梁——它不仅是定位代码逻辑漏洞、硬件功能缺陷的核心手段,更是深入理解处理器架构底层原理的重要途径。RISC-V 作为开源指令集架构的标杆,凭借其模块化、可扩展的特性,已广泛应用于从微控制器到高性能计算芯片的各类场景。而调试架构作为 RISC-V 生态的重要组成部分,既遵循统一的行业规范,又允许厂商根据需求灵活扩展,这为开发者带来了灵活性的同时,也带来了理解与实践的挑战。
JTAG(Joint Test Action Group)作为成熟的边界扫描测试与调试标准,早已成为芯片调试的主流技术方案,其与 RISC-V 调试架构的结合,更是当前嵌入式开发中的核心应用场景。然而,现有资料多分散于官方规范的技术细节、零散的博客教程或厂商专属文档中:RISC-V 官方调试规范详尽但抽象,对初学者不够友好;各类实践文章往往聚焦单一场景,缺乏从“规范原理”到“工程实现”的完整链路;而厂商文档又多绑定特定硬件,通用性不足。许多开发者在面对 RISC-V 调试时,常常陷入“懂规范却不会落地,会用工具却不懂原理”的困境。
基于此,本书旨在搭建一座连接“RISC-V 调试规范”与“JTAG 工程实现”的桥梁,以“原理讲解+实战代码”为核心,帮助读者系统掌握相关技术。
全书的核心内容围绕三大维度展开:首先,深入解读 RISC-V 调试规范的核心机制,包括调试模块(DM)、调试传输接口(DMI)、Hart 控制与状态监控等关键概念,让读者理解“为什么这么设计”;其次,详解 JTAG 技术原理,从边界扫描链的工作机制、时序信号(TCK/TMS/TDI/TDO)的协作逻辑,到 JTAG 与 RISC-V 调试模块的交互流程,打通“硬件接口”与“架构规范”的衔接;最后,以 J-Link 协议为实践载体,提供可直接运行的实验代码,覆盖从调试会话建立、寄存器读写、内存访问到程序断点调试的全流程,让读者真正掌握“如何落地实践”。
在写作过程中,我们参考了三份核心资料,确保内容的权威性与实用性:
我们将这些资料的核心内容进行整合、拆解与补充,用更通俗的语言解释复杂概念,用完整的实验案例串联技术要点。
本书适合嵌入式开发工程师、芯片设计工程师、高校相关专业师生以及对 RISC-V 调试技术感兴趣的技术爱好者。无论你是刚接触 RISC-V 调试的初学者,还是希望深化底层原理的资深开发者,都能从书中获得收获:初学者可以跟随“原理→代码→实践”的节奏,逐步构建完整的知识体系;资深开发者则可聚焦规范细节与工程优化技巧,解决实际开发中的复杂问题。
在技术快速迭代的今天,RISC-V 生态仍在持续完善,调试技术也在不断演进。我们希望本书能成为读者探索 RISC-V 调试世界的“入门钥匙”,帮助大家在实际工作中少走弯路,同时也期待能与读者一同交流进步,共同推动 RISC-V 生态的发展。