文章目录

• 一、Introduction
• 二、Acronyms and Classification
• • 2.1 Acronyms
  • 2.2 Classification
• 三、Device Tree Bindings
• 四、Framework and implementation
• 五、Device Naming scheme
• 六、Topology Representation
• 七、How to use the tracer modules
• • 7.1 Using the sysFS interface
  • 7.2 Using perf framework
• 参考资料

一、Introduction

Coresight是一个允许调试基于ARM的SoC技术。它包括JTAG和硬件辅助跟踪的解决方案，为实时调试和收集跟踪信息提供了系统范围的解决方案。

硬件辅助跟踪在处理具有许多SoC和其他组件（如GPU和DMA引擎）的系统时变得越来越有用。ARM通过不同的组件开发了硬件辅助跟踪解决方案，每个组件在合成时添加到设计中，以满足特定的跟踪需求。组件通常分为 source、link 和 sinks，通常使用AMBA总线进行查找。

Sources 根据用户配置的跟踪场景生成表示处理器指令路径的压缩 stream 。stream 流经CoreSight系统(通过ATB总线)使用 links 将 the emanating source 连接到 a sink(s)。Sinks充当CoreSight实施的端点，要么将压缩流存储在内存缓冲区中，要么创建到外部世界的接口，在那里数据可以传输到主机，而不必担心填满板载CoreSight内存缓冲区。

典型的CoreSight系统如下所示：
（1）多个处理器：

虽然组件的目标配置是通过APB总线完成的，但所有跟踪数据都在ATB总线上带外执行。CTM提供了一种在CoreSight组件之间聚合和分发信号的方法。

CoreSight框架提供了一个中心点来表示、配置和管理平台上的CoreSight设备。第一个实施以基本跟踪功能为中心，启用ETM/PTM、funnel、replicator、TMC、TPIU和ETB等组件。未来的工作将使更复杂的IP块，如STM和CTI。

每个逻辑处理器上都与一个ETM，CTI绑定。

（2）对于单个处理器系统中的架构图如下所示：

二、Acronyms and Classification

2.1 Acronyms

PTM:
Program Trace MacrocellETM:
Embedded Trace MacrocellSTM:
System trace MacrocellETB:
Embedded Trace BufferITM:
Instrumentation Trace MacrocellTPIU:
Trace Port Interface UnitTMC-ETR:
Trace Memory Controller, configured as Embedded Trace RouterTMC-ETF:
Trace Memory Controller, configured as Embedded Trace FIFOCTI:
Cross Trigger Interface

2.2 Classification

CoreSight体系结构指定了一组组件，用于实现支持调试和跟踪信息收集的特定SoC子系统。主要组件包括：

（1）Control components：
CoreSight系统包括 Embedded Cross Trigger (ECT)控制组件，ECT包括：

• A Cross Trigger Interface (CTI)：每个core都有一个CTI组件相连，CTI可以给处理器发送trigger信号，也可以接收处理器的trigger信号.
• A Cross Trigger Matrix (CTM)：所有的CTI和CTM相连，因此可以实现多个CTI之间的trigger信号的相互发送与接收.

trigger通路，用于给指定的组件发送trigger信号，或者接收指定的组件的trigger信号.

（2）Trace sources（用于产生trace数据的数据源组件）：
• Embedded Trace Macrocells (ETMs).
• AMBA Trace Macrocells.
• Program Flow Trace Macrocells (PTMs).
• System Trace Macrocells (STMs).

其中ETMs：嵌入式跟踪宏单元(ETM)体系结构定义了一个实时跟踪模块，提供对处理器的指令和数据跟踪。

（3）Trace links（trace信息传递过程中所需要的中间coresight组件）：
• Trace funnels.
• Replicators.
• ATB bridges.

其中Trace funnel：Trace funnel将来自所有源（ sources）的跟踪合并到单个跟踪流中。

（4）Trace sinks(最终接收trace信息的coresight组件，每个跟踪接收器可以包括一个跟踪格式化程序)：
• Trace Port Interface Units (TPIUs).
• Embedded Trace Buffers (ETBs).
• Trace Memory Controllers (TMCs).
TMCs主要分为ETR和ETF组件：
•TMCs-ETR：把数据存入到SDRAM中
•TMCs-ETF：可以把数据存入到SRAM中，还可以作为链路驱动，把数据输出给下一个输入设备

（5）Debug Ports and Access Ports:

以我手中的高通开发板（dragonboard410c）为例：

root@linaro-alip:~# ls -l /sys/bus/coresight/devices/
cti_cpu0/    cti_cpu3/    etm0/        etm3/        replicator0/ tpiu0/
cti_cpu1/    cti_sys0/    etm1/        funnel0/     tmc_etf0/
cti_cpu2/    cti_sys1/    etm2/        funnel1/     tmc_etr0/

三、Device Tree Bindings

有关详细信息，请参阅Documentation/devictree/bindings/arm/arm，coresight-*.yaml。
在编写ITM驱动程序时，未提供STM和CTI，但预计将随着解决方案的成熟而添加这些驱动程序。

四、Framework and implementation

coresight框架提供了在平台上表示、配置和管理coresight设备的中心点。只要使用正确的API，任何符合coresight的设备都可以在框架中注册：
（1）coresight_register

struct coresight_device *coresight_register(struct coresight_desc *desc);

/*** struct coresight_desc - description of a component required from drivers* @type:	as defined by @coresight_dev_type.* @subtype:	as defined by @coresight_dev_subtype.* @ops:	generic operations for this component, as defined*		by @coresight_ops.* @pdata:	platform data collected from DT.* @dev:	The device entity associated to this component.* @groups:	operations specific to this component. These will end up*		in the component's sysfs sub-directory.* @name:	name for the coresight device, also shown under sysfs.* @access:	Describe access to the device*/
struct coresight_desc {enum coresight_dev_type type;union coresight_dev_subtype subtype;const struct coresight_ops *ops;struct coresight_platform_data *pdata;struct device *dev;const struct attribute_group **groups;const char *name;struct csdev_access access;
};

注册函数采用 struct coresight_desc *desc ，并将设备注册到核心框架。

（2）coresight_unregister

void coresight_unregister(struct coresight_device *csdev);

/*** struct coresight_device - representation of a device as used by the framework* @pdata:	Platform data with device connections associated to this device.* @type:	as defined by @coresight_dev_type.* @subtype:	as defined by @coresight_dev_subtype.* @ops:	generic operations for this component, as defined*		by @coresight_ops.* @access:	Device i/o access abstraction for this device.* @dev:	The device entity associated to this component.* @refcnt:	keep track of what is in use.* @orphan:	true if the component has connections that haven't been linked.* @enable:	'true' if component is currently part of an active path.* @activated:	'true' only if a _sink_ has been activated.  A sink can be*		activated but not yet enabled.  Enabling for a _sink_*		happens when a source has been selected and a path is enabled*		from source to that sink.* @ea:		Device attribute for sink representation under PMU directory.* @def_sink:	cached reference to default sink found for this device.* @ect_dev:	Associated cross trigger device. Not part of the trace data*		path or connections.* @nr_links:   number of sysfs links created to other components from this*		device. These will appear in the "connections" group.* @has_conns_grp: Have added a "connections" group for sysfs links.* @feature_csdev_list: List of complex feature programming added to the device.* @config_csdev_list:  List of system configurations added to the device.* @cscfg_csdev_lock:	Protect the lists of configurations and features.* @active_cscfg_ctxt:  Context information for current active system configuration.*/
struct coresight_device {struct coresight_platform_data *pdata;enum coresight_dev_type type;union coresight_dev_subtype subtype;const struct coresight_ops *ops;struct csdev_access access;struct device dev;atomic_t *refcnt;bool orphan;bool enable;	/* true only if configured as part of a path *//* sink specific fields */bool activated;	/* true only if a sink is part of a path */struct dev_ext_attribute *ea;struct coresight_device *def_sink;/* cross trigger handling */struct coresight_device *ect_dev;/* sysfs links between components */int nr_links;bool has_conns_grp;bool ect_enabled; /* true only if associated ect device is enabled *//* system configuration and feature lists */struct list_head feature_csdev_list;struct list_head config_csdev_list;spinlock_t cscfg_csdev_lock;void *active_cscfg_ctxt;
};

unregister函数引用在注册时获得的 struct coresight_device *csdev 。

如果注册过程中一切顺利，新设备将显示在/sys/bus/coresight/devices下，如TC2平台所示：

root:~# ls /sys/bus/coresight/devices/
replicator  20030000.tpiu    2201c000.ptm  2203c000.etm  2203e000.etm
20010000.etb         20040000.funnel  2201d000.ptm  2203d000.etm

函数采用结构coresight_device，如下所示：

/*** struct coresight_desc - description of a component required from drivers* @type:	as defined by @coresight_dev_type.* @subtype:	as defined by @coresight_dev_subtype.* @ops:	generic operations for this component, as defined*		by @coresight_ops.* @pdata:	platform data collected from DT.* @dev:	The device entity associated to this component.* @groups:	operations specific to this component. These will end up*		in the component's sysfs sub-directory.* @name:	name for the coresight device, also shown under sysfs.* @access:	Describe access to the device*/
struct coresight_desc {enum coresight_dev_type type;union coresight_dev_subtype subtype;const struct coresight_ops *ops;struct coresight_platform_data *pdata;struct device *dev;const struct attribute_group **groups;const char *name;struct csdev_access access;
};

“coresight_dev_type”标识设备是什么，即 source link or sink ，而“coresight _dev_subtype”将进一步描述该类型。

enum coresight_dev_type {CORESIGHT_DEV_TYPE_NONE,CORESIGHT_DEV_TYPE_SINK,CORESIGHT_DEV_TYPE_LINK,CORESIGHT_DEV_TYPE_LINKSINK,CORESIGHT_DEV_TYPE_SOURCE,CORESIGHT_DEV_TYPE_HELPER,CORESIGHT_DEV_TYPE_ECT,
};

/*** union coresight_dev_subtype - further characterisation of a type* @sink_subtype:	type of sink this component is, as defined*			by @coresight_dev_subtype_sink.* @link_subtype:	type of link this component is, as defined*			by @coresight_dev_subtype_link.* @source_subtype:	type of source this component is, as defined*			by @coresight_dev_subtype_source.* @helper_subtype:	type of helper this component is, as defined*			by @coresight_dev_subtype_helper.* @ect_subtype:        type of cross trigger this component is, as*			defined by @coresight_dev_subtype_ect*/
union coresight_dev_subtype {/* We have some devices which acts as LINK and SINK */struct {enum coresight_dev_subtype_sink sink_subtype;enum coresight_dev_subtype_link link_subtype;};enum coresight_dev_subtype_source source_subtype;enum coresight_dev_subtype_helper helper_subtype;enum coresight_dev_subtype_ect ect_subtype;
};

struct coresight_ops 是必需的，它将告诉框架如何执行与组件相关的基本操作，每个组件都有不同的需求集。对于该结构coresight_ops_sink，已经提供了结构coresight _ops_link和结构coresigght _ops_source。

struct coresight_ops {const struct coresight_ops_sink *sink_ops;const struct coresight_ops_link *link_ops;const struct coresight_ops_source *source_ops;const struct coresight_ops_helper *helper_ops;const struct coresight_ops_ect *ect_ops;
};

下一个字段struct coresight_platform_dataupdate通过调用_get_coresight_platform_data（）获取，作为驱动程序的_probe例程的一部分，struct devicedev获取嵌入在amba_device中的设备引用：

static int etm_probe(struct amba_device *adev, const struct amba_id *id)
{......drvdata->dev = &adev->dev;...
}

特定类别的设备（源、链接或接收器）具有可以对其执行的通用操作（请参阅结构coresight_ops）。**组是仅与特定于该组件的操作相关的sysfs条目列表。“Implementation defined”定制预计将使用这些条目进行访问和控制。

五、Device Naming scheme

出现在“coresight”总线上的设备的名称与其父设备相同，即出现在AMBA总线或平台总线上的真实设备。因此，这些名称基于Linux开放固件层命名约定，该约定遵循设备的基本物理地址和设备类型。例如：

root:~# ls /sys/bus/coresight/devices/20010000.etf  20040000.funnel      20100000.stm     22040000.etm22140000.etm  230c0000.funnel      23240000.etm     20030000.tpiu20070000.etr  20120000.replicator  220c0000.funnel23040000.etm  23140000.etm         23340000.etm

然而，随着ACPI支持的引入，真实设备的名称有点晦涩难懂。因此，引入了一种新的命名方案，以根据设备的类型使用更多通用名称。以下规则适用：
1） 绑定到CPU的设备根据CPU逻辑号命名。
比如：绑定到CPU0的ETM被命名为“etm0”

2） 所有其他设备都遵循“N”模式，其中：
：特定于设备类型的前缀。
N：根据探测顺序分配的序列号。
比如：tmc_etf0, tmc_etr0, funnel0, funnel1

因此，在新的方案中，设备可以显示为：

root:~# ls /sys/bus/coresight/devices/etm0     etm1     etm2         etm3  etm4      etm5      funnel0funnel1  funnel2  replicator0  stm0  tmc_etf0  tmc_etr0  tpiu0

下面的一些示例可能会引用旧的命名方案，而另一些可能引用较新的命名方案，以确认您在系统上看到的内容并不意外。用户必须使用出现在系统指定位置下的“名称”。

我手中的高通开发板 DragonBoard 410c 如下所示：

root@linaro-alip:~# ls /sys/bus/coresight/devices/
cti_cpu0  cti_cpu2  cti_sys0  etm0  etm2  funnel0  replicator0  tmc_etf0  tpiu0
cti_cpu1  cti_cpu3  cti_sys1  etm1  etm3  funnel1  stm0         tmc_etr0

接下来我就一我手中的开发版 DragonBoard 410c 为例子来调试。

六、Topology Representation

每个CoreSight组件都有一个连接目录，其中包含指向其他CoreSight组件的链接。这允许用户探索跟踪拓扑，并对于较大的系统，确定给定源的最合适接收器。连接信息还可用于确定哪些CTI设备连接到给定组件。该目录包含一个nr_Links属性，该属性详细说明了目录中的链接数量。
对于ETM源，对于高通平台上的etm0，典型的安排是：

root@linaro-alip:~# ls -l /sys/bus/coresight/devices/etm0/connections/
total 0
lrwxrwxrwx 1 root root    0 Nov 19 21:51 cti_cpu0 -> ../../../858000.cti/cti_cpu0
-r--r--r-- 1 root root 4096 Nov 19 21:51 nr_links
lrwxrwxrwx 1 root root    0 Nov 19 21:51 out:0 -> ../../../841000.funnel/funnel1

从出口到 funnel1 ：

root@linaro-alip:~# ls -l /sys/bus/coresight/devices/funnel1/connections/
total 0
lrwxrwxrwx 1 root root    0 Jan  1 02:46 in:0 -> ../../../85c000.etm/etm0
lrwxrwxrwx 1 root root    0 Jan  1 02:46 in:1 -> ../../../85d000.etm/etm1
lrwxrwxrwx 1 root root    0 Jan  1 02:46 in:2 -> ../../../85e000.etm/etm2
lrwxrwxrwx 1 root root    0 Jan  1 02:46 in:3 -> ../../../85f000.etm/etm3
-r--r--r-- 1 root root 4096 Jan  1 02:46 nr_links
lrwxrwxrwx 1 root root    0 Jan  1 02:46 out:0 -> ../../../821000.funnel/funnel0

然后从出口再到 funnel0：

root@linaro-alip:~# ls -l /sys/bus/coresight/devices/funnel0/connections/
total 0
lrwxrwxrwx 1 root root    0 Jan  1 02:53 in:4 -> ../../../841000.funnel/funnel1
-r--r--r-- 1 root root 4096 Jan  1 02:53 nr_links
lrwxrwxrwx 1 root root    0 Jan  1 02:53 out:0 -> ../../../825000.etf/tmc_etf0

查找第一个接收器（sink）tmc_etf0，这可以用来作为接收器收集数据，或用作沿着链进一步传播的链接：

root@linaro-alip:~# ls -l /sys/bus/coresight/devices/tmc_etf0/connections/
total 0
lrwxrwxrwx 1 root root    0 Jan  1 03:06 in:0 -> ../../../821000.funnel/funnel0
-r--r--r-- 1 root root 4096 Jan  1 03:06 nr_links
lrwxrwxrwx 1 root root    0 Jan  1 03:06 out:0 -> ../../../824000.replicator/replicator0

replicator0：

root@linaro-alip:~# ls -l /sys/bus/coresight/devices/replicator0/connections/
total 0
lrwxrwxrwx 1 root root    0 Jan  1 03:09 in:0 -> ../../../825000.etf/tmc_etf0
-r--r--r-- 1 root root 4096 Jan  1 03:09 nr_links
lrwxrwxrwx 1 root root    0 Jan  1 03:09 out:0 -> ../../../826000.etr/tmc_etr0
lrwxrwxrwx 1 root root    0 Jan  1 03:09 out:1 -> ../../../820000.tpiu/tpiu0

到达链中的最后一个接收器，tpiu0：

root@linaro-alip:~# ls -l /sys/bus/coresight/devices/tpiu0/connections/
total 0
lrwxrwxrwx 1 root root    0 Jan  1 03:10 in:0 -> ../../../824000.replicator/replicator0
-r--r--r-- 1 root root 4096 Jan  1 03:10 nr_links

etm0-->cti_cpu0-->funnel1-->funnel0-->tmc_etf0-->replicator0-->tpiu0

如下所述，当使用sysf时，启用接收器和源就足以成功跟踪。框架将根据需要正确启用所有中间链接。

七、How to use the tracer modules

使用CoreSight框架有两种方式：
（1）使用perf cmd行工具。
（2）使用sysFS接口直接与CoreSight设备交互。
首选前者，因为使用sysFS接口需要深入了解Coresight HW。以下各节提供了使用这两种方法的详细信息。

7.1 Using the sysFS interface

暂时省略

7.2 Using perf framework

CoreSight跟踪器使用Perf框架的性能监视单元(PMU)抽象来表示。因此，Perf框架负责根据感兴趣的进程被调度的时间来控制何时启用跟踪。在系统中配置时，通过perf命令行工具查询时将列出CoreSight PMU：

root@linaro-alip:~/perf_test# ./perf list pmuList of pre-defined events (to be used in -e):cs_etm//                                           [Kernel PMU event]

无论系统中有多少可用跟踪器(通常等于处理器核心数量)，“cs_etm”PMU都将只列出一次。CoreSight PMU的工作方式与任何其他PMU相同，即PMU的名称与配置选项一起列在正斜杠‘/’内。由于CoreSight系统通常具有多个接收器，因此需要将要使用的接收器的名称指定为事件选项。在较新的内核上，可用接收器列在($SYSFS)/bus/event_source/devices/cs_etm/sinks/：下的sysFS中：

root@linaro-alip:/sys/bus/event_source/devices/cs_etm/sinks# ls
tmc_etf0  tmc_etr0  tpiu0

正斜杠‘/’中的语法很重要。‘@’字符告诉解析器（the parser）即将指定接收器（sink ），并且这是用于跟踪会话的接收器。

perf可用于记录和分析程序的跟踪。
可以使用带有cs_etm事件的‘perf record’记录执行，指定要记录到的接收器的名称，例如：

perf record -e cs_etm/@tmc_etr0/u --per-thread

 perf-record - Run a command and record its profile into perf.data

该命令将其中的性能计数器配置文件收集到Perform.data中，并且该命令不显示任何内容。

-e, --event=Select the PMU event. 

--per-threadUse per-thread mmaps. By default per-cpu mmaps are created. This option overrides that and uses per-thread mmaps.

“perf report”和“perf script”命令可用于分析执行、合成指令跟踪中的指令和分支事件。”perf-inject”可用于用合成事件替换跟踪数据。–itrace选项控制合成事件的类型和频率（请参阅perf文档）。

有关如何将CoreSight与Perf工具一起使用的上述和其他示例的更多信息，请参阅OpenCSD GitHub存储库的“HOWTO.md”文件。

参考资料

https://static.lwn.net/kerneldoc/trace/coresight/coresight.html
https://community.arm.com/arm-community-blogs/b/architectures-and-processors-blog/posts/how-to-debug-coresight-basics-part-3