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加速調(diào)試嵌入式軟件的五個技巧

作者: 時間:2018-08-10 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

調(diào)試嵌入式軟件是我最不喜歡的行為,不幸地是,它卻是必要的。值得慶幸地是,技術(shù)和工具鏈創(chuàng)新的進步衍生出大量的新技術(shù),從而大大地加快了調(diào)試過程。下面讓我們來看看其中一些方法,從傳統(tǒng)的斷點調(diào)試出發(fā)到更先進的儀器跟蹤技術(shù)。

本文引用地址:http://m.ptau.cn/article/201808/386221.htm

技巧1# - 傳統(tǒng)的斷點調(diào)試

每個開發(fā)人員都熟悉傳統(tǒng)的調(diào)試技術(shù),設(shè)置斷點、執(zhí)行代碼,然后單步調(diào)試代碼進行監(jiān)視,同時監(jiān)視寄存器和變量值。斷點調(diào)試是我看到的使用最多的技術(shù)。然而,結(jié)果卻不甚樂觀,因為斷點調(diào)試的效率較低,通常會產(chǎn)生次優(yōu)的結(jié)果。

既然如此,為什么大家還如此頻繁地使用斷點調(diào)試呢?主要原因似乎是斷點調(diào)試便于使用,易于理解,并且開發(fā)人員都樂觀地認為,對于工作而言,斷點是正確的工具。這種樂觀需要校驗。斷點有可能破壞系統(tǒng)的實時性能,同時會將開發(fā)者吸進一個黑洞,使其無休止地去單步執(zhí)行代碼,盲目地尋找問題的一種解決方法。

技巧2#- IDE值圖

如今,幾乎所有的現(xiàn)代調(diào)試器和IDE都允許開發(fā)者監(jiān)視存儲在內(nèi)存中的變量值。開發(fā)人員可以選擇內(nèi)存位置以及值刷新率,然后啟動調(diào)試會話。一些IDE自身就有能力監(jiān)視內(nèi)置到IDE的值,而另外一些IDE則需要依靠外部軟件。

值監(jiān)測非常有用,如果將監(jiān)測到的數(shù)據(jù)與圖形化表示關(guān)聯(lián)到一起,其帶來的價值則更大。對實時的數(shù)據(jù)繪制值圖對于發(fā)現(xiàn)意想不到的變化和驗證特定波形的生成極其有用。例如,一個三相無刷直流電機(BLDC motor)。開發(fā)人員如果想要監(jiān)測每個電機支架的電流和電壓,則需要驅(qū)動電機所形成的非常具體的波形。繪制每個電機支架電流和電壓能夠讓開發(fā)人員實時看到發(fā)生的事情。

技巧3#-從printf到SWO

在高端的ARM Cortex-M系列配件中,如M3/M4,它為開發(fā)人員提供了額外的調(diào)試能力,即串行線查看器(Serial Wire Viewer,SWV)。SWV還包括除串行線輸出(SWO)以外的標準串行線調(diào)試。SWO可以用來做很酷的東西,如程序檢索計數(shù)器,事件計數(shù)器,及數(shù)據(jù)追蹤等。開發(fā)者還可以對它們進行自定義,設(shè)置自己想要在SWO中傳送的信息。

許多開發(fā)者為了從他們的嵌入式系統(tǒng)中獲取調(diào)試信息通常會設(shè)置printf。實際上則并不是在單片機中使用串口引腳,而是開發(fā)人員可以使用SWO通過調(diào)試器重新路由printf信息。以這種方式使用調(diào)試器可以保存專用串行接口的需要,同時消除了開發(fā)UART和USB設(shè)備的時間,效率更高?,F(xiàn)在通過SWO和調(diào)試硬件將最初被應(yīng)用程序所使用的開銷卸去,縮減了那些有可能被應(yīng)用程序代碼使用的寶貴的時鐘周期。

技巧4#-RTOS跟蹤

試圖透過表像看清一個實時操作系統(tǒng)中(RTOS)的本質(zhì)可以說是相當具有挑戰(zhàn)性。開發(fā)者并不想擾亂實時系統(tǒng)的性能,但仍然需要一些方法來了解系統(tǒng)的行為。這也是Blinky LED經(jīng)常使用的把戲,但最近開發(fā)者的工具箱中增加了更多驚人的跟蹤工具。例如免費的商用RTOS工具,如TraceX、SystemView和tracealyzer等等。

當RTOS閑置,或是有任務(wù)進入和退出時,跟蹤工具允許開發(fā)者進行追蹤分析。開發(fā)人員可以監(jiān)控系統(tǒng)的異常,響應(yīng)時間,執(zhí)行時間,以及正確開發(fā)一個嵌入式系統(tǒng)所需的許多其他關(guān)鍵細節(jié)。RTOS跟蹤工具最酷的功能是它們能夠展示系統(tǒng)內(nèi)部發(fā)生了什么。實時地或是在日志文件中進行審查和時序圖監(jiān)視,能夠讓開發(fā)者確定一個置信水平,用以估量系統(tǒng)是否能夠按預(yù)期正常運行,或者幫助他們發(fā)現(xiàn)一些小問題,否則將花費大量的時間去尋找。

技巧5 #- 使用指令追蹤技術(shù)(ETM / ETB / ETM)

有時開發(fā)人員面臨的調(diào)試問題,只是在處理器中所能想象到的最低層面的問題。跟蹤技術(shù)的存在,可以監(jiān)視處理器執(zhí)行的單個指令。在測試和驗證軟件時這種低水平跟蹤對于監(jiān)測分支覆蓋非常有用。用于指令跟蹤的調(diào)試工具不同于那些開發(fā)人員使用的串行線查看,而且成本略高。

結(jié)束語

調(diào)試工具和技術(shù)在過去幾年里迅速發(fā)展,特別是高端微控制器。一般來講,工程師都是視覺型生物,工具供應(yīng)商正在尋找方法以刺激視覺的方式來揭示一個實時系統(tǒng)究竟發(fā)生什么。配置調(diào)試工具可能需要做一些前期工作,但是在設(shè)計上多花一點時間可以換來更少的調(diào)試時間,確實是一筆非常值得的時間投資。開發(fā)人員至少應(yīng)該熟悉不同的調(diào)試工具和可用的功能,以便在出現(xiàn)問題,系統(tǒng)需要調(diào)試時,他們可以選擇合適的工具完成任務(wù)。你有用過其它可以幫助工程師更快、更有效率地調(diào)試他們系統(tǒng)的技術(shù)么?



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