【经验分享】IAR 下使用 J-Trace 进行指令跟踪

STMCU小助手 · 2022-03-01T05:13:41+00:00

一. STM32 调试特性简介 ' m$ s# k6 D. |5 f: T bSTM32 的 CPU 采用的是 Cortex-M 系列的内核（M3 或 M4），CM3 和 CM4 的调试技能较之普通的单片机有了质的飞跃。一般情况下，CM3 的调试功能可被分为两类， / c/ z- ^/ `1 o7 D6 D. ]+ p ; n1 v0 `: W0 y! `1. 侵入式调试 + q& O$ Z) T1 B" o  停机以及单步执行程序+ p1 d# A0 A8 k l2 e; f  硬件断点 + I" I4 j) B* x7 j  断点指令（BKPT）, z/ v) q* m' a; Y2 _, A  数据观察点，作用于单一地址、一个范围的地址，以及数据大的值+ T4 D! A6 t; C: I1 N% B  访问寄存器的值 4 k( X: H/ b% O+ j: \$ k; S+ T0 T  调试监视器异常 / a8 z' Y0 w4 _5 Q ?" A7 v2. 非侵入式调试 # O9 s2 r" S3 E {  在内核运行的时候访问存储器 7 x5 I7 @! p+ I1 O' k2 P  指令跟踪，需要通过可选的嵌入式跟踪宏单元（ETM）6 h0 D! W& [& L& F$ x0 @% N 通常情况下，我们采用的是侵入式调试，这种调试会打破程序的全速运行。非侵入式调试则可以再保证在程序全速运行的情况下，了解程序运行的情况，当调试大型软件和多任务系统时，非侵入式调试有着不可比拟的作用。 . m& l) ~8 P; T. S8 R : ]7 f3 K/ c3 n: n二. IAR 下使用 J-Trace 进行指令跟踪. p2 L$ I% F5 f3 S 1. 使能 ETM 接口 6 y6 ~5 n' A* ?/ e$ }( C8 S# ]/ ` 两种方法，文件见附件： $ e4 I) v, q8 O; V. W  通用方法在初始化代码中添加 3 Y5 y! z: }7 u7 {7 a2 D/ lstatic void JTrace_Init(void)0 U. 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ETM Trace Settings 1 z0 a8 K) N) T5 @" g. e8 Z; ?+ K) u: a/ V4 R ( r y$ z4 {" K6 f5 e8 C3 g 5 I- B5 Q( V7 @% y& ~* J; B0 E5 x$ m/ D: p7 K# G o Trace port width: CM3 和 CM4 内核支持 1 位，2 位，4 位数据输出，具体的数据宽度需考虑实际硬件设计情况。 . \3 k# Y4 d9 G Trace buffer size：J-Trace 内部的缓冲区大小为 2Mbytes，FIFO 结构。 5 l" W" L9 ~( c, C- D8 Q3 h2 S Stall processor on FIFO full: FIFO 在 CM3 内核中，建议开启。 ' `. n3 ~( l' `5 _: s3. ETM Trace 窗口0 w! |4 d c6 z3 o' a# T( I& z 3 @$ i! h' ~. y& u# f! q ! w6 g: I1 x0 O7 R # S! G7 l5 Z* w4 K' P / M" C" C5 F8 U! _ n 工具栏从左到右依次是：9 A& R, m( r- N2 S. H  使能 ETM Trace6 q4 o5 ]( ] O% J# Z  清空 PC 端 Trace 记录4 ~( K+ P, f- e d5 w3 I  在 Trace 中嵌入源码，上图中的灰色代码 int main(void)4 r) c3 \, c! E( A/ B* M) v  浏览 Trace 所对应的源码 9 |6 c( G: m* @3 P# C  搜索 d2 x6 u- c& b7 S- Q, E  存储 8 G+ I$ P D/ p0 o  ETM Trace Setting 0 ~8 K' ]. _6 R1 y 使能 ETM Trace 后，缺省情况下 Trace 已被触发，此时就可以对程序进行指令跟踪了。 + a; h5 X- S' S5 q- h, X9 F4. 利用 Trace 断点跟踪关心的代码 8 Z' T' b- O' q/ _6 \! [1 e 非侵入式调试时，往往会对某一段代码的运行状况更敢兴趣。这里所采用的例子是 Cube 中 FreeRTOS_SemaphoreFromISR，所关心的就是程序中运行程序后，通过外部中断释放信号量，从而唤醒被阻塞的任务（涉及任务系统调度）。利用 Trace 功能可以捕获RTOS 是如何进行任务调度的。 d- E% Z- W* Y! X. r3 Q8 J 通过在相关的设置 Trace Star/Stop 的断点，就可以实现此项功能，需要注意的是断点条件可以设置，数据断点：Read/Write1 F0 O' R4 m' j% s- r1 {0 [ 指令访问断点：Fetch + P7 u- \0 R" Z4 ^. i0 P 只有在正确的设置触发条件后才可以实现调试目的。9 Y6 z; O [9 H + ~: V2 y( {- v* Y( _ " W) j$ \ u5 \4 W7 }. d # V! f" u# Z( ~& F/ T& q$ I IAR 下的 Trace 还具有其他功能，比如函数运行统计等，这里就不一一列举了。 7 e5 Y1 k; R$ p3 c! J8 m! B, d$ Y j2 M- g+ e7 j

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STMCU小助手发布时间：2022-3-1 13:13

技术帖
文章封面:
文章简介:	IAR 下使用 J-Trace 进行指令跟踪

一. STM32 调试特性简介
STM32 的 CPU 采用的是 Cortex-M 系列的内核（M3 或 M4），CM3 和 CM4 的调试技能较之普通的单片机有了质的飞跃。一般情况下，CM3 的调试功能可被分为两类，

1. 侵入式调试
 停机以及单步执行程序
 硬件断点
 断点指令（BKPT）
 数据观察点，作用于单一地址、一个范围的地址，以及数据大的值
 访问寄存器的值
 调试监视器异常
2. 非侵入式调试
 在内核运行的时候访问存储器
 指令跟踪，需要通过可选的嵌入式跟踪宏单元（ETM）
通常情况下，我们采用的是侵入式调试，这种调试会打破程序的全速运行。非侵入式调试则可以再保证在程序全速运行的情况下，了解程序运行的情况，当调试大型软件和多任务系统时，非侵入式调试有着不可比拟的作用。

二. IAR 下使用 J-Trace 进行指令跟踪
1. 使能 ETM 接口
两种方法，文件见附件：
 通用方法在初始化代码中添加

static void JTrace_Init(void)0 U. D+ `2 y3 |' s" x3 |
{3 j1 G/ f3 \- P9 G0 [
#define ETM_LockAccess (*(uint32_t *)0xE0041FB0)" N( S* e% [: |& `
#define ETM_Control (*(uint32_t *)0xE0041000)& O! I) O4 w0 Q8 x& [4 z0 ?7 o1 a
#define ETM_Status (*(uint32_t *)0xE0041010)1 |8 F$ b7 B' J/ I3 h2 ~. q" ~
#define ETM_TriggerEvent (*(uint32_t *)0xE0041008)( _! f1 C" C6 Z
#define ETM_TraceEnControl (*(uint32_t *)0xE004101C)
( B9 y2 n0 w' _7 O, d& G
#define ETM_TraceEnEvent (*(uint32_t *)0xE0041020)# g* z% k6 y1 s/ y) S: R; w
#define ETM_TraceStartStop (*(uint32_t *)0xE0041024)
$ w$ h! Q7 y9 c! D9 l3 ?7 W7 K
#define ETM_TraceID (*(uint32_t *)0xE0041200)
* A4 p6 }0 L' v0 _( A
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+ Y2 g8 u6 y$ b9 W# X' [- T
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6 ]# ~7 P) ~$ I* o
// Enable GPIOE clocks) T6 b9 o/ v l4 m/ r) J7 D1 {
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6 ?) M: o; v8 o9 M+ ^7 V
// Set PE.2~6 as Output push-pull, used as Trace9 P/ m: D* G! i& c2 A r5 R2 g
GPIO_InitStructure.Pin = GPIO_PIN_2 | GPIO_PIN_3 | GPIO_PIN_4 |% I: }2 i+ w# ~- h
GPIO_PIN_5 | GPIO_PIN_6;
& f- R4 k+ z5 ^) D
GPIO_InitStructure.Speed = GPIO_SPEED_HIGH;& K& q5 V; \+ B7 O2 C/ D: Q% n
GPIO_InitStructure.Mode = GPIO_MODE_AF_PP;
* O' i+ L3 {9 u
//GPIO_InitStructure.Pull = GPIO_NOPULL;
7 V( b! Z9 h' w" z/ t" }
GPIO_InitStructure.Alternate = GPIO_AF0_TRACE;7 W. W! b0 M7 x/ Y/ I
HAL_GPIO_Init(GPIOE, &GPIO_InitStructure);
' P8 j9 r0 F0 j" b1 x
// unlock the write access to the ETM registers( R) h' }- z' u' Q4 `9 q, U
ETM_LockAccess = 0xC5ACCE55;
: d) Y+ j6 n1 h5 n
ETM_Control = 0x00001D1E;. M# m) }; @. n8 y/ w
ETM_TriggerEvent = 0x0000406F;3 k# a' t3 j5 u1 V, D; ]
ETM_TraceEnEvent = 0x0000006F;
; k) E7 j2 U& z L
ETM_TraceStartStop = 0x01;
1 @# i5 `2 v: V7 |! W) `' M& [
ETM_Control = 0x0000191E;, d3 f1 Q+ s ` Z7 F' c9 |) e1 V
// config DEMCR's TRCENA bit(bit 24)& {4 i* @; {( U/ n' S& P t t8 Z
DEMCR |= 1L << 24;
+ S* o+ M! I/ V# k9 G! ^0 o
}

复制代码

利用 IAR 的 Macro (Project -> Debugger -> User Marcos)

execUserReset()
% q0 N; y* D2 K5 |4 B
{
i& j! ?% V* d2 N* }" R# {' O
__message("-I- execUserReset");9 i& p4 w, N$ e% t
__writeMemory32(0x00000010, 0x40023830, "Memory"); //Enable GPIOE clock0 i0 J: J/ p. `
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/ L6 N2 g* T! y' m5 s0 J
PE6 as AF
# Z/ a; n+ L3 \6 Z2 A% b' f2 \
__writeMemory32(0x00001550, 0x4002100C, "Memory"); // Configure GPIOE as pull-up
1 c* O0 g; T) Y3 p
__writeMemory32(0x00001550, 0x40021008, "Memory"); // Configure GPIOE speed as 25Mhz4 F/ e2 U$ L+ I9 m5 ` ^+ P
__writeMemory32(0x00000000, 0x40021020, "Memory"); //Enable AF0 in GPIOE_AFRL register9 e* `2 a; `1 ?; }
}

复制代码

2. ETM Trace Settings

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Trace port width: CM3 和 CM4 内核支持 1 位，2 位，4 位数据输出，具体的数据宽度需考虑实际硬件设计情况。
Trace buffer size：J-Trace 内部的缓冲区大小为 2Mbytes，FIFO 结构。
Stall processor on FIFO full: FIFO 在 CM3 内核中，建议开启。
3. ETM Trace 窗口

T3(G7M8R%@8O1%}MB1CHWI1.png

工具栏从左到右依次是：
 使能 ETM Trace
 清空 PC 端 Trace 记录
 在 Trace 中嵌入源码，上图中的灰色代码 int main(void)
 浏览 Trace 所对应的源码
 搜索
 存储
 ETM Trace Setting
使能 ETM Trace 后，缺省情况下 Trace 已被触发，此时就可以对程序进行指令跟踪了。
4. 利用 Trace 断点跟踪关心的代码
非侵入式调试时，往往会对某一段代码的运行状况更敢兴趣。这里所采用的例子是 Cube 中 FreeRTOS_SemaphoreFromISR，所关心的就是程序中运行程序后，通过外部中断释放信号量，从而唤醒被阻塞的任务（涉及任务系统调度）。利用 Trace 功能可以捕获RTOS 是如何进行任务调度的。
通过在相关的设置 Trace Star/Stop 的断点，就可以实现此项功能，需要注意的是断点条件可以设置，数据断点：Read/Write
指令访问断点：Fetch
只有在正确的设置触发条件后才可以实现调试目的。

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