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ARMv8/v8 软件设置段带你

在ARMv8/9架构中，可以通过寄存器 DBGBVR0_EL1 设置断点。这个寄存器是一系列调试断点值寄存器中的第一个DBGBVRn_EL1，其中n表示寄存器编号，对于ARMv8/9，通常可以有多个这样的寄存器，具体数量取决于实现:

• DBGBCR0_EL1 and DBGBVR0_EL1 are for breakpoint number zero.
• DBGBCR1_EL1 and DBGBVR1_EL1 are for breakpoint number one.
• DBGBCR2_EL1 and DBGBVR2_EL1 are for breakpoint number two.
• …
• …
• DBGBCR<n-1>_EL1 and DBGBVR<n-1>_EL1 are for breakpoint number (n-1).

DBGBVR0_EL1允许在EL1（异常级别1，通常是操作系统级别）控制下设置断点，从而帮助开发人员进行代码调试。

DBGBVR0_EL1寄存器通常在软件调试过程中使用，它使得调试器能够指定程序中的一个地址，当处理器执行到这个地址时自动触发一个调试事件（如断点异常）。这对于调试复杂的软件问题非常有用，尤其是在需要理解程序流程或识别特定代码执行路径时。

此外，DBGBVR0_EL1 可以进行下面内容匹配：

— An instruction virtual address.
— A Context ID.
— A VMID value.
— A concatenation of both a Context ID value and a VMID value.

为了方便测试，在PC执行到设置的断点地址之后让CPU停下来，这里需要配置下系统debug 寄存器 EDSCR.HDE: Halting debug enable 位，EDSCR 寄存器的内容如下：

STATUS, bits [5:0]: debug 状态的 flag, 具体含义如下：

• 0b000001 PE is restarting, exiting Debug state.
• 0b000010 PE is in Non-debug state.
• 0b000111 Breakpoint.
• 0b010011 External debug request.
• 0b011011 Halting step, normal.
• 0b011111 Halting step, exclusive.
• 0b100011 OS Unlock Catch.
• 0b100111 Reset Catch.
• 0b101011 Watchpoint.
• 0b101111 HLT instruction.
• 0b110011 Software access to debug register.
• 0b110111 Exception Catch.
• 0b111011 Halting step, no syndrome

其它位的含义这里就不再过多介绍

注意：为了使软件可以配置对breakpoint 相关寄存器进行配置，还需要对寄存器oslar_el1配置，进行解锁操作。

在断点地址配置好之后，如还需配置具体的触发方式及断点使能配置，需要对寄存器DBGBCR<n>:Debug Breakpoint Control Registers, n = 0 - 15：

Bit[13]   (HMC) - 1'b1    - State matching (match all states)
Bits[8:5] (BAS) - 4'b1111 - Match A32/A64 instructions
Bits[2:1] (PMC) - 2'b11   - State matching (match all states)
Bit[0]    (E)   - 1'b1    - Enable this breakpoint

断点地址软件配置流程

1. 设置断点地址：将你希望断点触发的代码地址写入DBGBVR0_EL1。
2. 配置断点控制寄存器（DBGBCR0_EL1）：与DBGBVR0_EL1一起使用的还有控制寄存器（例如DBGBCR0_EL1），它用于配置断点的类型（如硬件断点）和行为（如断点触发条件）。你需要根据需求配置这些控制寄存器，以确保断点以正确的方式被触发。
3. 运行调试会话：当程序执行到达DBGBVR0_EL1指定的地址时，将触发断点，此时可以通过调试器查看程序状态，包括寄存器、内存和其他有用的调试信息。
4. 处理断点触发：一旦断点触发，你可以使用调试器来检查程序的状态、修改变量或寄存器的值，或是单步执行程序来进一步调试。

代码实现

cpu_bkpt_test：
    stp  x0, x1, [sp, #-0x10]!
    mrs     x0, mdscr_el1
    orr     x0, x0, #(0x1 << 14)   
    msr     mdscr_el1, x0
    mov     x0, #0
    msr     oslar_el1, x0          
    isb

    adr     x0, bkpt0
    msr     dbgbvr0_el1, x0   

    mov     x0, #0x21E7       
    msr     dbgbcr0_el1, x0  
    isb

bkpt0:
    bl bkpt_test
    ldp x0, x1, [sp], #0x10
    ret

为了方便观察测试，在汇编代码中调用一个打印函数，如果测试不成功，会进行打印，具体实现如下：

void bkpt_test(void)
{
        log_info("-------------\n");
}

在执行到上面断点函数bkpt0之后，可以通过trace32观察到 trace32 状态改变：