STM32 से Qt क्रिएटर कंसोल पर रीडायरेक्ट प्रिंटफ ()

अक्सर माइक्रोकंट्रोलर सॉफ़्टवेयर को डीबग करते समय, पीसी स्क्रीन पर डिबगिंग संदेशों, लॉग्स, कैप्चर किए गए डेटा और अन्य चीजों को आउटपुट करना आवश्यक हो जाता है। उसी समय, मैं चाहता हूं कि आउटपुट तेज हो, और यह कि लाइनें कहीं भी प्रदर्शित नहीं होनी चाहिए, लेकिन सीधे आईडीई में - कोड से प्रस्थान किए बिना, इसलिए बोलने के लिए। दरअसल, यह लेख के बारे में है - कैसे मैंने अपने पसंदीदा के अंदर प्रिंटफ () को आउटपुट और डिस्प्ले करने की कोशिश की, लेकिन बहुत माइक्रोकंट्रोलर नहीं, क्यूटी क्रिएटर पर्यावरण।

सामान्य तौर पर, आप माइक्रोकंट्रोलर से टेक्स्ट जानकारी को आउटपुट करने के लिए भारी संख्या में तरीके से आ सकते हैं। हालांकि, सबसे अधिक इस्तेमाल की जाने वाली तकनीकें इतनी अधिक नहीं हैं:

• Semihosting
• सेगरर आरटी
• USB CDC
• UART
• आईटीएम

सेमीहॉस्टिंग धीमी है, आरटीटी सेगर * हार्डवेयर और सॉफ्टवेयर समाधान से बंधा है, यूएसबी हर माइक्रोकंट्रोलर में नहीं है। इसलिए, आमतौर पर, मैं पिछले दो को पसंद करता हूं - UART और ITM का उपयोग। उनके बारे में और नीचे चर्चा की जाएगी।

* अद्यतन। - वास्तव में, जैसा कि टिप्पणियों में सुझाव दिया गया है, ऐसा नहीं है। सॉफ्टवेयर और हार्डवेयर दोनों तरफ विकल्प हैं। इसलिए, उपरोक्त विधियों में, आरटीटी शायद सबसे सार्वभौमिक होगा।

और अगले सॉफ्टवेयर का उपयोग करने के बारे में कुछ स्पष्टीकरण तुरंत दें। OS के रूप में, मेरे पास अब Fedora 28 है, और माइक्रोकंट्रोलर के साथ काम करने के लिए सॉफ्टवेयर का वर्तमान बंडल है:

• क्यूटी निर्माता 4.8.1 (रिलीज के लिए सीधा लिंक, बल्कि साइट पर सावधानी से छिपा हुआ है)
• GNU आर्म एंबेडेड टूलचिन 7
• ओपनओसीडी 0.10.0 + देव

जीसीसी में रीडायरेक्ट प्रिंटफ ()

इसलिए, जीसीसी में प्रिंटफ () के आउटपुट को पुनर्निर्देशित करने के लिए, आपको लिंकर कीज को जोड़ना होगा

-specs=nosys.specs -specs=nano.specs 

यदि आपको फ़्लोटिंग पॉइंट नंबर प्रदर्शित करने की आवश्यकता है, तो आपको कुंजी को याद रखना होगा

 -u_printf_float 

और _write () फ़ंक्शन को लागू करें। उदाहरण के लिए, कुछ इस तरह

 int _write(int fd, char* ptr, int len) { (void)fd; int i = 0; while (ptr[i] && (i < len)) { retarget_put_char((int)ptr[i]); if (ptr[i] == '\n') { retarget_put_char((int)'\r'); } i++; } return len; } 

जहाँ retarget_put_char () एक फ़ंक्शन है जो वर्ण को सीधे इच्छित इंटरफ़ेस में लोड करेगा।

प्रिंटफ () -> आईटीएम -> क्यूटी निर्माता

इंस्ट्रूमेंटेशन ट्रेस मैक्रोकेल (आईटीएम) कॉर्टेक्स-एम 3 / एम 4 / एम 7 कोर के अंदर का एक ब्लॉक है जिसका उपयोग गैर-इनवेसिव आउटपुटिंग (ट्रेसिंग) के लिए विभिन्न प्रकार की नैदानिक ​​जानकारी के लिए किया जाता है। ITM के बारे में प्रिंटफ़ () लागू करने के लिए, आपको निम्नलिखित जानने की आवश्यकता है:

• TRACECLKIN घड़ी का उपयोग करता है, जिसकी आवृत्ति आमतौर पर कोर आवृत्ति के बराबर होती है
• डेटा आउटपुट के लिए तथाकथित उत्तेजना बंदरगाहों के 32 टुकड़े हैं
• CMSIS ITM_SendChar () फ़ंक्शन को शामिल करता है, जो एक प्रतीक को प्रोत्साहन पोर्ट 0 में लोड करता है
• डेटा या तो एक सिंक्रोनस बस (TRACEDATA, TRACECLK) या एक एसिंक्रोनस सिंगल-वायर SWO लाइन (TRACESWO) के माध्यम से आउटपुट होता है
• SWO लाइन को आमतौर पर JTDO के साथ गुणा किया जाता है, जिसका अर्थ है कि यह SWD द्वारा केवल डिबग मोड में काम करती है
• SWO द्वारा निकासी को मैनचेस्टर कोड या NRZ (UART 8N1) का उपयोग करके किया जाता है
• डेटा एक निश्चित प्रारूप के फ्रेम में प्रेषित होता है - आपको प्राप्त पक्ष पर एक पार्सर की आवश्यकता होती है
• आईटीएम आमतौर पर आईडीई या संबंधित उपयोगिता से कॉन्फ़िगर किया गया है (हालांकि, कोई भी इसे प्रोग्राम कोड में स्थापित करने से मना नहीं करता है - फिर SWO के लिए आउटपुट एक उठाया डिबगिंग सत्र के बिना काम करेगा)

ITM का उपयोग करने का सबसे सुविधाजनक तरीका NRZ एन्कोडिंग का उपयोग करके SWO के माध्यम से आउटपुट करना है - इस प्रकार, आपको केवल एक लाइन की आवश्यकता है, और यह न केवल एक विशेष इनपुट के साथ डिबगर का उपयोग करके डेटा प्राप्त करना संभव होगा, बल्कि कम गति पर भी एक नियमित यूएसबी-यूएटी एडाप्टर है।

मैंने डिबगर का उपयोग करके पथ का अनुसरण किया, और SWO का समर्थन करने के लिए अपने चीनी STLink-V2 को संशोधित करने के लिए मजबूर किया गया। तब सब कुछ सरल है - हम JTDO / TRACESWO माइक्रोकंट्रोलर को संबंधित डीबगर पिन से कनेक्ट करते हैं, और सॉफ़्टवेयर को कॉन्फ़िगर करने के लिए जाते हैं।

Openocd में कमांड "tpiu config" है - इसके साथ आप ट्रेस जानकारी प्रदर्शित करने के लिए विधि को खोल सकते हैं ( OpenOCD उपयोगकर्ता गाइड में अधिक विवरण में)। उदाहरण के लिए तर्कों का उपयोग करते हुए

 tpiu config internal /home/esynr3z/itm.fifo uart off 168000000 

फ़ाइल /home/esynr3z/itm.fifo में आउटपुट कॉन्फ़िगर करें, NRZ एन्कोडिंग का उपयोग करें, और 168 मेगाहर्ट्ज की TRACECLKIN आवृत्ति के आधार पर अधिकतम स्थानांतरण गति की गणना करें - STLink के लिए यह 2 हर्ट्ज है। और दूसरी टीम

 itm port 0 1 

डेटा ट्रांसफर के लिए शून्य पोर्ट को सक्षम करेगा।

OpenOCD स्रोत कोड में itmdump उपयोगिता (contrib / itmdump.c) शामिल है - इसके साथ आप प्राप्त आंकड़ों से तार पार्स कर सकते हैं।

संकलित करने के लिए हम प्रवेश करते हैं

 gcc itmdump.c -o itmdump 

स्टार्टअप पर, प्राप्त आंकड़ों के बाइटिंग के रूप में प्रदर्शित करने के लिए आवश्यक फ़ाइल / पाइप / ttyUSB * और -d1 स्विच निर्दिष्ट करें

 ./itmdump -f /home/esynr3z/itm.fifo -d1 

और आखिरी वाला। SWO के माध्यम से एक चरित्र भेजने के लिए, हम एक फ़ंक्शन के साथ, ऊपर वर्णित _write () को पूरक करते हैं

 int retarget_put_char(int ch) { ITM_SendChar((uint32_t)ch); return 0; } 

तो, सामान्य योजना यह है: क्यूटी क्रिएटर के अंदर, हम ओपनओड को कॉन्फ़िगर करते हैं कि SWO पर प्राप्त सभी जानकारी को पहले से बनाए गए पाइप में सहेज सकते हैं, और हम पाइप, पार्स स्ट्रिंग्स को पढ़ सकते हैं और इसे itmdump का उपयोग करके प्रदर्शित कर सकते हैं, जो एक बाहरी टूल के रूप में चलता है। बेशक, समस्या को हल करने के लिए एक और अधिक सुरुचिपूर्ण तरीका है - क्यूटी निर्माता के लिए उपयुक्त प्लग-इन लिखना। हालांकि, मुझे उम्मीद है कि नीचे वर्णित दृष्टिकोण किसी के लिए उपयोगी साबित होगा।

नंगे धातु प्लगइन (उपकरण-> विकल्प-> उपकरण-> नंगे धातु) की सेटिंग्स पर जाएं।

उपयोग किए गए GDB सर्वर का चयन करें और सूची के अंत में लाइन इनिशियलाइज़ेशन कमांड जोड़ें

 monitor tpiu config internal /home/esynr3z/itm.fifo uart off 168000000 monitor itm port 0 1 

अब, डिबगर के ठीक पहले कर्सर को मुख्य () की शुरुआत में, ITM कॉन्फ़िगर किया जाएगा।

Itmdump को बाहरी टूल (Tools-> External-> Configure ...) के रूप में जोड़ें।

चर सेट करने के लिए मत भूलना

 QT_LOGGING_TO_CONSOLE=1 

Qt निर्माता कंसोल (पैनल 7 सामान्य संदेश) के लिए उपयोगिता आउटपुट प्रदर्शित करने के लिए।

अब itmdump को चालू करें, डिबग मोड को सक्रिय करें, कोड निष्पादन शुरू करें और ... कुछ भी नहीं होता है। हालाँकि, यदि आप डिबगिंग को बाधित करते हैं, तो itmdump निष्पादन समाप्त हो जाएगा, और प्रिंटफ़ () के माध्यम से मुद्रित सभी लाइनें सामान्य संदेश टैब पर दिखाई देंगी।

एक छोटे से शोध के बाद यह पाया गया कि itmdump की रेखाओं को बफर में रखा जाना चाहिए और इसे stderr में प्रदर्शित किया जाना चाहिए - फिर वे प्रोग्राम को डीबग करते हुए, कंसोल में दिखाई देते हैं। मैंने ititdump का एक संशोधित संस्करण GitHub पर अपलोड किया है ।

एक और कैविएट है। स्टार्टअप पर डिबगिंग "मॉनिटर tpiu config ..." कमांड के निष्पादन पर लटकेगी, यदि itmdump पहले नहीं चला है। यह इस तथ्य के कारण होता है कि लेखन के लिए ओपनकाड के अंदर पाइप (/home/esynr3z/itm.fifo) खोलना अवरुद्ध है, और दूसरे छोर से पढ़ने के लिए पाइप के खुलने तक डीबगर लटका रहेगा।

यह कुछ हद तक अप्रिय है, खासकर अगर कुछ बिंदु पर आईटीएम की आवश्यकता नहीं है, लेकिन आपको इटमडंप को निष्क्रिय रूप से चलाना होगा, या तो लगातार जीडीबी सर्वर को स्विच करना होगा या इसकी सेटिंग्स में लाइनों को जोड़ना / जोड़ना होगा। इसलिए, मुझे थोड़ा खुला स्रोत खोदना था और उस जगह को ढूंढना था जहां आपको एक छोटी बैसाखी का स्थान लेना है।

Src / target / armv7m_trace.c फ़ाइल में वांछित उद्घाटन प्रक्रिया के साथ एक लाइन है

 armv7m->trace_config.trace_file = fopen(CMD_ARGV[cmd_idx], "ab"); 

इसे बदलने की जरूरत है

 int fd = open(CMD_ARGV[cmd_idx], O_CREAT | O_RDWR, 0664); armv7m->trace_config.trace_file = fdopen(fd, "ab"); 

अब हमारा पाइप तुरंत खुल जाएगा और चमक नहीं होगा। इसलिए आप बेयर मेटल सेटिंग्स को अकेले छोड़ सकते हैं, और इटमडंप केवल आवश्यक होने पर ही चलते हैं।

परिणामस्वरूप, डिबगिंग के दौरान संदेशों का आउटपुट इस तरह दिखता है

प्रिंटफ () -> UART -> क्यूटी निर्माता

इस मामले में, सब कुछ लगभग समान है:

• कोड में UART आरंभीकरण के साथ एक फ़ंक्शन जोड़ें
• हम retarget_put_char () को लागू करते हैं, जहां चरित्र ट्रांसीवर बफ़र को भेजा जाएगा
• हम यूएसबी-यूएआरटी एडाप्टर को कनेक्ट करते हैं
• बाहरी टूल में एक उपयोगिता जोड़ें जो वर्चुअल COM पोर्ट से लाइनों को पढ़ेगा और उन्हें स्क्रीन पर प्रदर्शित करेगा।

मैंने सी - यूर्टडंप में इस तरह की उपयोगिता को स्केच किया । उपयोग काफी सरल है - आपको केवल पोर्ट नाम और बॉड्रेट निर्दिष्ट करने की आवश्यकता है।

हालांकि, यह एक विशेषता पर ध्यान देने योग्य है। यह उपयोगिता डिबगिंग पर निर्भर नहीं करती है, और क्यूटी निर्माता बाहरी उपकरण चलाने के लिए कोई विकल्प प्रदान नहीं करता है। इसलिए, COM पोर्ट को पढ़ने से रोकने के लिए, मैंने एक और बाहरी टूल जोड़ा।

ठीक है, बस के मामले में, मैं उस परियोजना के लिए CMake टेम्पलेट का एक लिंक संलग्न करूँगा जो स्क्रीनशॉट पर दिखाई दिया - GitHub ।