Ozone是用于J-link和J-Trace的多平臺調(diào)試,分析工具。獨(dú)立的圖形化界面,可加載IAR,Keil,Gcc,Clang/LLVM等工具鏈生成的Elf/Dwarf可執(zhí)行文件,進(jìn)行C/C++源代碼調(diào)試和匯編指令調(diào)試。可直接使用J-Link和J-Trace內(nèi)置功能,如無限flash斷點(diǎn),flash下載,指令跟蹤等。在Cortex-M架構(gòu)上,Ozone可以幫助用戶快速發(fā)現(xiàn)和分析導(dǎo)致CPU故障的軟件錯誤。本文將介紹如何使用Ozone的調(diào)試功能,深入了解這些類型的錯誤。
分析故障工作流程
我們首先在一個示例的基礎(chǔ)上演示Ozone 的分析故障工作流程。示例應(yīng)用程序可以生成不同類型的 Cortex-M 故障,示例可以在此處(https://wiki.segger.com/File:CortexM_FaultTest.zip)下載。在下圖中,示例應(yīng)用程序已下載到SEGGER Cortex-M Trace開發(fā)板板。使用的仿真器是 J-Trace PRO V2。程序已運(yùn)行至_NoThumbFunc()中,當(dāng)前PC位于跳轉(zhuǎn)地址0的分支上。由于地址 0 處為一條 Thumb 指令,因此恢復(fù)程序執(zhí)行將導(dǎo)致 Cortex-M CPU 故障。我們繼續(xù)執(zhí)行程序,看看 Ozone 如何處理故障。
一、目標(biāo)異常窗口
菜單欄點(diǎn)擊 GO 后,程序執(zhí)行立即中斷,并彈出 Ozone 的目標(biāo)異常對話框:
目標(biāo)異常窗口顯示 CPU 故障描述及其系統(tǒng)寄存器的內(nèi)容。在此示例中,SHCSR 寄存器 USGFAULTACT 指示發(fā)生了Cortex-M UsageFault 異常。UFSR寄存器提供已發(fā)生的UsageFault 異常; INVSTATE被置位,表示在無效的 CPU 狀態(tài)下執(zhí)行指令。USGFAULTENA 表示已啟用 UsageFault 處理程序,如果沒有使能改位,異常將升級為HardFault。異常寄存器上下文的解釋特定于體系結(jié)構(gòu)。因此,Ozone在異常描述中盡可能多的顯示處理過的信息。當(dāng)程序執(zhí)行暫停且目標(biāo)處于異常狀態(tài)時,都會顯示目標(biāo)異常窗口。
二、向量捕獲
開始調(diào)試時,Ozone 會啟用 Cortex-M 故障向量捕獲。這會導(dǎo)致程序執(zhí)行在進(jìn)入故障處理程序時立即中止。Ozone 將顯示目標(biāo)異常窗口。如上圖所示,可以使用 Ozone 的 Break & Tracepoints 窗口設(shè)置或清除單個向量捕獲。Ozone還提供命令Break.SetVectorCatch以編程方式編輯目標(biāo)的矢量捕獲狀態(tài)。例如,此命令可用于在調(diào)試啟動時修改 Ozone 的默認(rèn)向量捕獲初始化行為。該命令在項(xiàng)目腳本函數(shù)OnProjectLoad中使用。
三、調(diào)試窗口
現(xiàn)在我們使用Ozone的調(diào)試窗口來進(jìn)一步了解故障。
Call Stack窗口顯示目標(biāo)處于UsageFault異常狀態(tài)。該窗口顯示故障源自函數(shù)_NoThumbFunc。我們在Call Stack窗口中選擇_NoThumbFunc。在Call Stack窗口中選擇調(diào)用幀時,Ozone 的調(diào)用幀感知調(diào)試窗口會將輸出切換到所選幀的執(zhí)行上下文(請參閱上圖)。Local Data窗口指示在函數(shù)_NoThumbFunc中執(zhí)行了地址 0 分支。這導(dǎo)致 CPU 在 ARM 狀態(tài)下執(zhí)行 Thumb 指令。查看Ozone的寄存器窗口,寄存器UFSR確認(rèn)CPU已發(fā)出INVSTATE UsageFault。
使用跟蹤功能分析故障
在不確定的故障情況下,Cortex-M 內(nèi)核無法提供故障指令的準(zhǔn)確 PC,可以使用 Ozone 的跟蹤窗口來快速識別故障指令。
如上例所示,使用 Ozone 的 Backtrace Highlighting 功能可以輕松地將不精確的 BusFault 異常追溯到錯誤的存儲指令。
總結(jié)
Cortex-M處理器異常包含:
(1)HardFault異常,是缺省異常,固定優(yōu)先級為-1,優(yōu)先級比除NMI之外的所有中斷和異常更高。
(2)MemManage異常,可通過使用內(nèi)存保護(hù)單元(MPU)引起內(nèi)存訪問沖突異常。
(3)BusFault異常,在任一內(nèi)存訪問錯誤時觸發(fā),例如通過非法讀/寫,向量捕獲。
(4)UsageFault異常,在執(zhí)行錯誤時觸發(fā)。UsageFault異常在向量表第6位,IRQ為-11,具有可配置優(yōu)先級。如果未啟用UsageFault,則會改為觸發(fā)HardFault。
在任一異常中,都會從向量表中調(diào)用異常處理程序,類似于中斷處理過程。Ozone檢測到目標(biāo)系統(tǒng)崩潰時,會自動分析目標(biāo)狀態(tài)并提供所必要的信息。異常窗口指示崩潰的原因,位置以及NVIC寄存器;Call Stack窗口可以從異常中展開,以便導(dǎo)航到錯誤位置,即使跨過多個異常( The Call Stack Window can also unwind from an exception to enable easy navigation to the location of error, even across multiple exceptions.)。
審核編輯:湯梓紅
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原文標(biāo)題:如何使用Ozone分析Cortex-M故障?
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