trace32 for rt-thread support

• 1.概述

• 2.trace32的基本使用

• 3.trace32系統(tǒng)插件原理

• 4.離線trace32得到rt-thread狀態(tài)信息

  • 4.1 trace32上的rt-thread插件及菜單欄

  • 4.2 trace32 加載dump以及elf文件

• 5.總結(jié)

1.概述

Lauterbach是全球最大的、完整的、模塊化和可升級微處理器開發(fā)工具的生產(chǎn)商，自1979年以來，在制造世界一流的調(diào)試器和實(shí)時(shí)跟蹤方面擁有豐富經(jīng)驗(yàn)。其中產(chǎn)品線中的TRACE32為大眾廣為所知，是眾多手機(jī)廠商、芯片廠商的必備工具。

在嵌入式底層開發(fā)來說，不使用一下trace32，絕對想不到開發(fā)調(diào)試的便利及其功能的強(qiáng)大。

有幸在對某個(gè)芯片的支持上學(xué)習(xí)使用了trace32工具，并寫了一些trace32 for rt-thread的插件，現(xiàn)在梳理一下心得體會(huì)以及實(shí)現(xiàn)的相關(guān)細(xì)節(jié)。

2.trace32的基本使用

關(guān)于trace32的使用，Lauterbach已經(jīng)提供了相當(dāng)完善的文檔支持，對于芯片的架構(gòu)分析、軟件的重入分析、數(shù)據(jù)的觀測、操作系統(tǒng)的狀態(tài)以及各種符號信息等等都非常容易的觀察到。其調(diào)試功能的強(qiáng)大，非常的好用，但是由于其硬件設(shè)備的昂貴，能夠長時(shí)間的使用trace32也是非常有難度的。

但是trace32也提供了相關(guān)的模擬版本，所以這里采用TRACE32 Simulator版本進(jìn)行演示離線功能。

可以直接選擇，也可輸入命令

首先選擇CPU的型號

可以直接選擇下面的提示框，也可以直接輸入sys.cpu進(jìn)行選擇，這里選擇Cortex-A9。

接著就可以輸入system.up，啟動(dòng)了。

導(dǎo)入elf符號

可以看到符號文件對應(yīng)的地址及其代碼。直接通過elf符號就能得到程序的源代碼。

此時(shí)只需要結(jié)合dump文件，結(jié)合elf符號，則可以定位到當(dāng)前程序執(zhí)行的狀態(tài)。

從上述功能分析來看，主要是兩部分構(gòu)成：

1.菜單欄(menu bar)

2.顯示信息窗口

無論是點(diǎn)擊菜單欄還是在命令行輸入命令，達(dá)到的效果其實(shí)一樣。菜單欄只是一個(gè)簡單的插件，系統(tǒng)可以調(diào)用命令。

3.trace32系統(tǒng)插件原理

trace32是一個(gè)工具，其提供了各種各樣的芯片及操作系統(tǒng)插件，同時(shí)也可以根據(jù)這些插件來展示需要的信息。

在操作系統(tǒng)層面，RTOS這部分，國外的許多操作系統(tǒng)都得到了很好的支持，例如Linux、freertos或者ucosii等等，所以我在此基礎(chǔ)上做了rt-thread的支持。

要想做其支持，首先需要得到Lauterbach的官方的支持，提供EDK，也需要對rt-thread系統(tǒng)底層有著非常深刻的理解，尤其對于系統(tǒng)的全局容器對象、線程、IPC的結(jié)構(gòu)體數(shù)組的布局都十分的清楚后，就可以進(jìn)行插件的擴(kuò)展開發(fā)了。

其底層原理可以概述如下:

TRACE32在進(jìn)行程序分析的時(shí)候，可以通過ELF獲取到符號表信息，可以查詢到系統(tǒng)的全局變量和函數(shù)地址信息的。當(dāng)程序在動(dòng)態(tài)運(yùn)行的時(shí)候，根據(jù)符號表對應(yīng)的地址讀取數(shù)據(jù)，可以得到當(dāng)前程序的狀態(tài)信息。

而在rt-thread中，有個(gè)核心的全局靜態(tài)變量，對象容器（rt_object_container）。記錄著當(dāng)前系統(tǒng)中所有的線程、IPC等鏈表的掛載點(diǎn)，而根據(jù)這個(gè)線索，又可以尋找到每個(gè)鏈表地址對應(yīng)的結(jié)構(gòu)體，根據(jù)符號信息從而找到對應(yīng)的對象的狀態(tài)結(jié)構(gòu)體的數(shù)據(jù)。

而TRACE32插件基本的原理也就是利用了符號以及地址的對應(yīng)關(guān)系，從而得到了系統(tǒng)的信息以及當(dāng)前的狀態(tài)。

4.離線trace32得到rt-thread狀態(tài)信息

在離線分析這部分，dump方案根據(jù)具體的硬件變化而變化，所以這里不多敘述，只采用qemu來dump在程序動(dòng)態(tài)運(yùn)行時(shí)的數(shù)據(jù)信息。

為了簡單起見，這里采用樹莓派2b的rt-thread bsp來做演示。

raspi2在qemu上啟動(dòng)，須在啟動(dòng)之前的匯編加上一句話。

/*Suspendtheothercpucores*/
mrcp15,0,r0,c0,c0,5
andsr0,#3
bne_halt

其中_halt的實(shí)現(xiàn)如下：

_halt:
wfe
b_halt

此處掛起其他的核。

而后在env工具下輸入scons進(jìn)行編譯，并且輸入下面的命令測試qemu的執(zhí)行

qemu-system-arm-Mraspi2-m1024M-serialnull-serialstdio-kernelrtthread.elf

可以看到如下的效果：

接著進(jìn)入調(diào)試階段

qemu-system-arm-Mraspi2-m1024M-serialnull-serialstdio-kernelrtthread.elf-s-S

接著，另外開啟一個(gè)env終端。

依次輸入下面的命令，其中dump到的文件是

dumpbinarymemoryrtt_dump0x80000x1000000

可以得到rtt_dump的dump的文件，大小為16MB。

4.1 trace32上的rt-thread插件及菜單欄

其中rtthread.t32為可以加載的t32文件，而rtthread.men為菜單文件。

task.configD:work
t-threadsp
aspberry-pi
aspi2
tthread.t32
menu.reprogramD:work
t-threadsp
aspberry-pi
aspi2
tthread.men

4.2 trace32 加載dump以及elf文件

可以通過如下的命令進(jìn)行加載dump文件以及elf文件。

Data.LOAD.BinaryD:work
t-threadsp
aspberry-pi
aspi2
tt_dump0x8000
Data.LOAD.ElfD:work
t-threadsp
aspberry-pi
aspi2
tthread.elf

加載了符號文件與dump文件后，可以加載插件文件了。

此時(shí)，即可看到系統(tǒng)相關(guān)的信息了。

這樣即使在離線的情況下，也能能夠根據(jù)需要看到信息了。

5.總結(jié)

rt-thread在trace32上的擴(kuò)展插件使用，可以非常方便的分析系統(tǒng)的狀態(tài)。在實(shí)際的使用場合中，往往在測試階段，不會(huì)用到在線的調(diào)試工具，此時(shí)當(dāng)系統(tǒng)crash發(fā)生后，采用一些dump方案將內(nèi)存dump出來，接著將dump文件與elf文件加載到trace32，并且利用一些系統(tǒng)級別的插件功能，即可完成系統(tǒng)的分析，非常的簡潔和高效，文章中只描述了基礎(chǔ)功能，一些復(fù)雜信息的分析需要根據(jù)需求進(jìn)行挖掘。