随着半导体技术和ARM架构的发展,ARM架构微控制器的性能日益增强,以其为核心的嵌入式系统得以被广泛应用在物联网、工业控制等领域。具体应用场景下,一个完整的嵌入式系统通常由软硬件两大部分组成,传统的调试方法使用多种强针对性工具进行联合调试。此类调试方法较为成熟,但存在便携性差、成本高、软硬件调试信息不同步等缺点。此外,国内外市场上主流的ARM调试器仅用作程序的下载和调试,缺少对硬件电路调试的功能,这也为系统的整体调试和迭代带来了不便。针对现存嵌入式系统调试方法和调试器的不足,本文研究并设计了一种用于ARM Cortex-M微控制器软硬件联合调试的调试器。其中包括可同步获取电路信号、微控制器跟踪数据的硬件调试器,以及可视化跟踪数据的宿主机调试软件。整体设计过程中,首先,本文研究了ARM Core Sight调试和跟踪架构,对微控制器跟踪数据协议进行了解析,并提出了在跟踪数据中插入电路信号数据的构想。在此基础上,本文最终提出了一种针对系统软硬件信号同步跟踪的方法,使调试器获取的硬件信号和软件数据在时间上一一对应,从而得以提供更准确的调试信息。此外,本文实现了具备同步跟踪多路信号的硬件调试器,通过对MDK软件和Visual Studio Code软件进行扩展,设计了配合本调试器工作的跟踪数据显示环境。综上,本文设计的调试器降低了嵌入式系统调试过程中的设备要求。该调试器配合免费的宿主机调试软件,进一步降低了用户的调试成本。而本文提出的同步跟踪软硬件信号的机制,则将嵌入式系统软件与硬件的调试信息有效结合。这一机制有助于提高调试的效率、降低调试难度,在嵌入式开发和嵌入式系统教学方面具有一定的实用价值。