cortex-m3软件断点/单步执行的实现机制

一.软件断点
软件断点设置后，断点处的代码如果是存放在SRAM中，相应的一条指令（C语言中的一行代码可能对应多条处理器指令）会被调试器（debugger）替换成cortex-m3的BKPT指令，当程序运行到这一BKPT指令时，处理器会被停机(halt),用户可以用调试器做出相应的操作。用户在操作完成继续执行指令时，原来C语言中的那一条指令会被调试器重新写入到该地址，并且取消停机，处理器从这一指令开始继续执行程序。

当然，以上操作需要断点处的指令所在地址是SRAM等可写的存储器，如果是ROM等不可写存储器，就只能使用CM3处理器通过FBU提供的硬件断点功能（在检测到程序执行到某一地址时，由处理器硬件自动停机），但是硬件断点最多只有8个，而软件断点的个数没有限制。

二.单步执行
典型情况是，要执行单步执行，处理器已经在debugger的控制下停机，这时处理器处于调试模式（debug state）。用户通过软件执行单步执行时，实际上debugger会通过DAP向 处理器中DHCSR寄存器的C_STEP写1，使处理器退出调试模式并执行以下三步操作：
1.根据中断状态执行以下操作中的一种：
1）没有将要进入的中断，则直接执行一条指令
2）有被挂起的中断，且该中断的优先级允许它被执行，则会进入该中断对应的服务函数
3）执行下一条指令，并由此产生了一次中断
注意：2）和3）都会导致一次中断压栈操作
2.将 DFSR.HALTED设置为1
3.回到调试模式

另外，如果DHCSR.C_DEBUGEN为0，则debug事件并不能使处理器被停机，而是进入debug monitor中断，在该中断中也可以执行单步操作（当然也可以通过读取存储器或外设等进行调试），基本原理和停机时的单步执行类似，可以参考ARMv7-M Architecture Reference Manual的C1-696页。

参考资料：
1.The Definitive Guide to Arm Cortex-M3 and Cortex-M4 Processors
2.ARMv7-M Architecture Reference Manual
3.https://zhuanlan.zhihu.com/p/34003929

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来源：硅农阿轩