秉承“取之于開(kāi)源，貢獻(xiàn)于開(kāi)源”的理念，進(jìn)迭時(shí)空在 Debug 軟件的開(kāi)發(fā)與維護(hù)中，始終堅(jiān)持 Upstream First 原則，積極將優(yōu)化與修復(fù)反饋至開(kāi)源上游，與全球開(kāi)發(fā)者共同推動(dòng) RISC-V 生態(tài)的繁榮與發(fā)展。

Debug 相關(guān)軟件項(xiàng)目概覽

RISC-V 調(diào)試所涉及的核心開(kāi)源軟件主要包括 GDB 和 OpenOCD。

GDB（GNU Debugger）是 GNU 項(xiàng)目下的功能強(qiáng)大的源碼級(jí)調(diào)試工具，允許開(kāi)發(fā)者查看程序在執(zhí)行時(shí)的內(nèi)部狀態(tài)，包括設(shè)置斷點(diǎn)、單步執(zhí)行、查看變量和內(nèi)存等。在 RISC-V 生態(tài)中，GDB 繼續(xù)扮演開(kāi)發(fā)人員重要的調(diào)試交互界面的角色。

OpenOCD（Open On-Chip Debugger）承擔(dān)了實(shí)現(xiàn) RISC-V 調(diào)試規(guī)范的具體功能。作為一個(gè)支持多種架構(gòu)的調(diào)試工具，OpenOCD 的官方代碼托管于https://review.openocd.org.為應(yīng)對(duì) RISC-V 這一新興架構(gòu)的快速迭代與適配需求，社區(qū)為此專門 Fork 了一個(gè)支持 RISC-V 的適配版本，該版本托管于https://github.com/riscv-collab/riscv-openocd.

目前，riscv-openocd 已實(shí)現(xiàn)對(duì) RISC-V 調(diào)試規(guī)范 v0.11 和 v0.13 的支持，并部分集成 v1.0 特性，能夠滿足日常開(kāi)發(fā)調(diào)試需求，且仍在持續(xù)演進(jìn)中。

此外，riscv-test 項(xiàng)目（https://github.com/riscv-software-src/riscv-tests）中提供了一套 Debug Tests 測(cè)試套件。由于調(diào)試過(guò)程依賴于多個(gè)系統(tǒng)組件的協(xié)同工作，該測(cè)試套件通過(guò) Python 腳本調(diào)用 OpenOCD 和 GDB，模擬真實(shí)調(diào)試流程，執(zhí)行端到端測(cè)試，從而有助于發(fā)現(xiàn)從Debug接口到相關(guān)底層組件中可能存在的問(wèn)題。

始于 K1：一個(gè) PR 的上游之路

在進(jìn)迭時(shí)空首款 RISC-V AI CPU K1 芯片的研發(fā)過(guò)程中，OpenOCD 與 riscv-tests 在調(diào)試驗(yàn)證環(huán)節(jié)發(fā)揮了關(guān)鍵作用。在 K1 研發(fā)階段，OpenOCD 已具備較為完善的基礎(chǔ)調(diào)試功能，然而，由于 K1 的硬件架構(gòu)將 8 個(gè)核心分為 2 個(gè) Cluster，每個(gè)Cluster對(duì)應(yīng)一個(gè)調(diào)試模塊（Debug Module, DM），且兩個(gè)調(diào)試模塊共同連接至同一個(gè)調(diào)試傳輸模塊（Debug Transport Module, DTM），導(dǎo)致當(dāng)時(shí)無(wú)論是開(kāi)源 OpenOCD 還是商用調(diào)試器，均未支持此類“單 DTM 對(duì)接多 DM ”的結(jié)構(gòu)。

得益于 OpenOCD 的開(kāi)源特性，團(tuán)隊(duì)得以對(duì)其進(jìn)行自主修改。通過(guò)代碼分析，發(fā)現(xiàn)可借鑒其他架構(gòu)的現(xiàn)有配置，僅需 6 行代碼即可實(shí)現(xiàn)對(duì)多 DM 調(diào)試結(jié)構(gòu)的支持。完成修改并經(jīng) FPGA 驗(yàn)證后，進(jìn)一步補(bǔ)充了調(diào)試日志等輔助內(nèi)容，最終向上游社區(qū)提交了一個(gè)總計(jì) 27 行改動(dòng)的初始 PR。

該 PR 獲得了社區(qū)維護(hù)者的寶貴意見(jiàn)。經(jīng)過(guò) 126 次評(píng)審討論，最終完成修改并合入的 PR 代碼行數(shù)擴(kuò)充至 396 行。除增強(qiáng)檢查機(jī)制、更新文檔外，還對(duì) DM 層接口進(jìn)行了重構(gòu)，使代碼更加清晰、易于維護(hù)。

盡管最初未預(yù)料到僅6行的修改最終會(huì)演變?yōu)閿?shù)百行的代碼重構(gòu)，但這一過(guò)程顯著加深了團(tuán)隊(duì)對(duì)代碼的理解，既降低了未來(lái)維護(hù)成本，同時(shí)為開(kāi)源生態(tài)貢獻(xiàn)了力量，是一次值得的投入。

在與社區(qū)的溝通中，開(kāi)放、協(xié)作的氛圍和有效的技術(shù)支持堅(jiān)定了進(jìn)迭時(shí)空將改進(jìn)貢獻(xiàn)回上游的決心——從最開(kāi)始就把事情做對(duì)，而非在下游維護(hù)一個(gè)“打補(bǔ)丁”版本，反復(fù)應(yīng)對(duì)版本沖突。

從 K1 到 K3：持續(xù)投入迭代

在 K1 調(diào)試支持完成后，相關(guān)配置文件已提交至 OpenOCD 主線?，F(xiàn)在用戶可直接使用上游版本調(diào)試 K1，無(wú)需額外補(bǔ)丁。

除了 K1 中發(fā)現(xiàn)和修復(fù)的若干問(wèn)題，進(jìn)迭時(shí)空在下一代芯片 K3 的研發(fā)過(guò)程中也識(shí)別出新的需求與挑戰(zhàn)。例如，K3 采用的 X100 核心支持虛擬化擴(kuò)展，其在調(diào)試虛擬機(jī)時(shí)暴露出 OpenOCD 地址轉(zhuǎn)換邏輯的潛在問(wèn)題；同時(shí)， Debug v1.0中 External Trigger 等新功能的引入，也催生了新的代碼改進(jìn)需求。在發(fā)現(xiàn)和解決這些問(wèn)題后，進(jìn)迭時(shí)空選擇將其都提交至社區(qū)。等到 K3 正式交付，開(kāi)發(fā)者將能夠像使用K1時(shí)一樣， 直接使用上游版本即可支撐調(diào)試需求，獲得良好的調(diào)試體驗(yàn)。

未來(lái)展望

截至目前，進(jìn)迭時(shí)空已累計(jì)向 OpenOCD 與 riscv-tests 貢獻(xiàn)并合入40余個(gè)Commit，另有數(shù)個(gè)補(bǔ)丁仍在評(píng)審中。在此特別感謝社區(qū)開(kāi)發(fā)者，尤其是幾位維護(hù)者（@timsifive、@en-sc、@JanMatCodasip）在代碼評(píng)審與協(xié)作中給予的支持。

RISC-V 調(diào)試規(guī)范自 2018 年 12 月發(fā)布 v0.13 以來(lái)，經(jīng)過(guò)社區(qū)共同努力，已于 2025 年 2 月正式批準(zhǔn) v1.0 版本。目前，riscv-openocd 的代碼在持續(xù)完善，上游 OpenOCD 也正在加快合并來(lái)自 RISC-V Fork的改動(dòng)。

隨著 RISC-V 生態(tài)的發(fā)展，CPU 核心、SoC 系統(tǒng)與軟件棧日趨復(fù)雜，高效可靠的調(diào)試手段愈發(fā)重要。RISC-V 本身的開(kāi)放性與靈活性，也為調(diào)試技術(shù)的探索提供了廣闊空間，例如日漸成熟的 Trace 規(guī)范即將帶來(lái)更強(qiáng)大的調(diào)試能力。