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MCU-Link Energy Aware Debugging

Peter Allenspach

Titel

MCU-Link Energy Aware Debugging

Autor/in

Datierung

15.06.2023

Beschreibung

Der Markt hat eine Zunahme von Produkten mit Power-Profiling-Funktionalität erlebt, die es einfach
machen, den Stromverbrauch von Low-Power-Geräten zu debuggen und zu optimieren.
Diese Thesis analysierte die verfügbaren Lösungen auf dem Markt, evaluierte Features, identifizierte
unerfüllte Bedürfnisse und fehlende Funktionalitäten.
Die wichtigste Erkenntnis war, dass die meisten Profiling-Lösungen, die den Code-
Ausführungszustand mit Leistungsmessungen verknüpfen, dies mittels Single Wire Output (SWO)
tun, welches nicht auf allen Arm-Mikrocontroller-Architekturen verfügbar ist, insbesondere nicht auf
dem Cortex-M0(+), der häufig in Low-Power-Anwendungen verwendet wird.
Um diese Lücke zu schließen, wurde ein Proof of Concept entwickelt, das elementares Power-Profiling
implementiert und den Ausführungszustand des Codes mit Strommessungen verknüpft. Die Lösung
nutzt den Debug Access Port (DAP), der auf allen Cortex-M-Cores verfügbar ist und über die
standardmäßige Single Wire Debug (SWD) Verbindung zugänglich ist. Das bedeutet, dass die Lösung
mit jedem System kompatibel sein sollte, das einen Cortex-M-Kern, Debug-Funktionalität über SWD
und eine zugängliche Stromversorgung implementiert.

The market has seen a rise in products with power profiling functionality, which makes it easy to
debug and optimize power usage of low-power devices.
This thesis analyzed the available solutions on the market, evaluating their features, identifying
unmet needs and missing functionality.
The key finding was that most profiling solutions that link execution state to power measurement do
so using Single Wire Output (SWO). SWO is not available on all Arm microcontroller architectures,
particularly the Cortex-M0(+), commonly used in low power applications.
To address this gap, a proof of concept was developed implementing elementary power profiling,
linking the code's execution state to a power measurement. The solution utilizes the Debug Access
Port (DAP) available on all Cortex-M cores and is accessed over the standard Single Wire Debug
(SWD) link. This means that the solution should be compatible with any system implementing a
Cortex-M core, debug functionality through SWD, and an accessible power input.

Urheberrechtshinweis