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講述Nordic nRF5 SDK的主要調(diào)試手段,以幫助大家快速定位問題

Nordic半導(dǎo)體 ? 來源:lp ? 2019-04-15 15:38 ? 次閱讀

本文將講述NordicnRF5SDK的主要調(diào)試手段,以幫助大家快速定位問題,并解決問題。一般來說,你可以通過打log方式,IDE的debug模式,SDK自帶的app_error_check函數(shù),以及命令行方式等多種手段來調(diào)試你的代碼。

1. 通過打log方式進(jìn)行調(diào)試

nRF5SDK支持UART和SWDJ-Link(RTT)兩種底層通信方式來打印日志,SDK14之后日志也可以通過藍(lán)牙或者Flash進(jìn)行輸出和存儲打印,一般來說,UART和SWD用得比較多,其中UART使用串口助手來查看日志,SWD使用J-LinkRTTViewer(僅適用Windows)或者J-LinkRTTClient(Windows/Mac/Linux系統(tǒng))來查看打印日志。由于UART日志打印方式會占用一個(gè)UART口,而大部分nRF5芯片都只有一個(gè)UART口,從而導(dǎo)致資源沖突,為此推薦大家使用RTT方式來打印日志,從而可以將UART口留給正常應(yīng)用,更重要的是RTT打印方式功耗非常低(幾乎可以忽略不計(jì)),大家可以在正式release的產(chǎn)品中也使能它,從而發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品部署后有可能會出現(xiàn)的問題(UART打印方式功耗非常高,在正式release產(chǎn)品中必須關(guān)掉它)。

如果使用SWD接口進(jìn)行日志打印,那么你可以使用J-LinkRTTViewer或者RTTClient來顯示日志,二者選其一即可。在Windows平臺推薦使用RTTviewer,否則使用RTTClient。

1.1 J-Link RTT Viewer

RTTviewer配置方式如下所示:

RTTviewer日志打印窗口如下所示:(使用的是SDK15.3中的ble_app_hrs例子,下同)

1.2 J-Link RTTClient

RTTclient配置方式如下所示(直接使用jlink命令進(jìn)行配置):

RTTclient打印窗口如下所示:

1.3 UART串口助手

串口助手配置方式如下所示:

Baudrate:115200

8 data bits

1 stop bit

No parity

HWflowcontrol:None

隨便選擇一款你熟悉的串口助手,比如Putty或者Termite,Termite打印窗口如下所示:

Putty打印窗口如下所示:

1.4 日志打印模塊nRF_Log

nRF5SDK日志打印功能是通過nRF_Log模塊實(shí)現(xiàn)的(上面展示的日志都是通過nRF_Log打印出來的),SDK包含的大部分例子都自帶打印功能,也就是說包含了nRF_Log模塊。一般來說,例子都是默認(rèn)使用UART進(jìn)行打印的,如果需要改為RTT進(jìn)行打印,需要對nRF_Log模塊進(jìn)行配置。在具體講述nRF_Log模塊的配置選項(xiàng)之前,先大概講述一下nRF_Log的工作原理。

nRF_Log工作原理

nRF_Log模塊包含前端和后端兩部分代碼。前端是面向用戶的打印接口,比如NRF_LOG_INFO,它把用戶要打印的數(shù)據(jù)放在一塊RAM中。后端用來具體實(shí)現(xiàn)打印功能,即把前端RAM中的數(shù)據(jù)通過不同的后端接口打印出去。目前nRF_Log支持的后端接口有:UART,RTT,F(xiàn)lash和藍(lán)牙。不管采用哪一種后端接口,對用戶來說,其調(diào)用的前端API是一樣的,nRF_Log模塊會根據(jù)用戶的配置自動適配相應(yīng)后端接口,而且用戶可以同時(shí)使能多個(gè)后端接口,即把日志同時(shí)打印到多個(gè)后端端口上。nRF_Log模塊可以單獨(dú)使能或禁止某一個(gè)模塊的打印功能,比如advertising模塊,當(dāng)你調(diào)試advertising模塊的時(shí)候,可以把log打開,調(diào)試完畢,把log關(guān)閉以讓log界面變得更清爽。nRF_Log模塊還可以設(shè)置打印的級別(Level),如果不分級別的話,打印界面會包含很多打印信息,讓我們每次調(diào)試都要花費(fèi)很多時(shí)間去尋找自己想要的日志上。設(shè)定級別后,我們可以有選擇的打印需要的日志信息,沒問題時(shí),我們只打印info級別的日志;有問題時(shí),我們就可以把所有debug級別的日志都打印出來。nRF_Log還有一個(gè)功能:Deferred,如果不使能Deferred,那么調(diào)用NRF_LOG_INFO等API的時(shí)候,立馬就Flush,即把日志打印出去;如果使能了Deferred,那么調(diào)用NRF_LOG_INFO等API的時(shí)候,只是把打印數(shù)據(jù)放在RAM中,真正的打印由main函數(shù)中的NRF_LOG_PROCESS完成,這樣可以最大程度降低打印對應(yīng)用本身的影響,尤其在執(zhí)行一些時(shí)序很關(guān)鍵的操作的時(shí)候。nRF_Log還支持時(shí)間戳打印,即在每條日志之前加上時(shí)間戳信息。

nRF_Log配置

從SDK12以后,nRF_Log模塊的配置主要放在sdk_config.h文件中,以工程nRF5_SDK_15.3.0_59ac345examplesle_peripheralle_app_hrspca10040s132arm5_no_packs為例,nRF_Log的配置選項(xiàng)如下所示:

注意:nRF5SDKv11.0.0及以前版本是沒有sdk_config.h文件的,此時(shí)你需要到optionsfortarget->C/C++->define里面定義一個(gè)宏(Keil工程),如果定義“NRF_LOG_USES_UART=1”選擇UART日志打印;如果定義”NRF_LOG_USES_RTT=1”則選擇RTT日志打印,如下:

還是以nRF5_SDK_15.3.0_59ac345examplesle_peripheralle_app_hrspca10040s132arm5_no_packs為例,當(dāng)nRF_Log配置為info級別,無timestamp,打印信息如下(與前面配置一樣)

當(dāng)nRF_Log配置為debug級別,打開timestamp,打印信息如下所示:

2. 使用IDE調(diào)試界面進(jìn)行調(diào)試

Nordic產(chǎn)品支持單步,斷點(diǎn),寄存器查看,內(nèi)存查看,callstack查看等所有常規(guī)調(diào)試手段。需要注意的是,由于softdevice在底層要維持一定的時(shí)鐘以及處理很多中斷事件,一旦藍(lán)牙跑起來后,只能用一個(gè)斷點(diǎn)進(jìn)行全速跑,也就是說,執(zhí)行完一個(gè)斷點(diǎn)后,程序內(nèi)部邏輯和時(shí)序已經(jīng)紊亂,此時(shí)不能再繼續(xù)全速跑第二個(gè)斷點(diǎn)。如果要看第二個(gè)斷點(diǎn)的內(nèi)容,只能刪掉第一個(gè)斷點(diǎn),重新開始執(zhí)行。

Keil IDE

通過以下方式打開nRF5SoC內(nèi)部寄存器查看窗口:

用得比較多的幾個(gè)Keil窗口:

Segger embedded studio IDE

SES的調(diào)試界面如下所示(跟Keil很像):

這里要特別強(qiáng)調(diào)一下,所有SES工程都包含2個(gè)版本:Release版和Debug版,Release是沒有包含debug信息以節(jié)省代碼空間,所以如果你要debug一個(gè)工程,請先選擇debug版本,然后再進(jìn)行debug,如下所示:

3. nRF5 SDK自帶的APP_ERROR_CHECK函數(shù)

APP_ERROR_CHECK是nRF5SDK定義的一個(gè)用來檢查API返回值是否正確的函數(shù),在nRF5SDK中,NRF_SUCCESS(0)為正確返回值,其它返回值皆為錯(cuò)誤值。nRF5SDK所有協(xié)議棧API調(diào)用,以及SDK庫函數(shù)調(diào)用,都會用APP_ERROR_CHECK去檢查調(diào)用的返回值。當(dāng)出現(xiàn)非法調(diào)用時(shí),比如傳入的實(shí)參不對,API返回值就不會為NRF_SUCCESS,此時(shí)APP_ERROR_CHECK就會派上大用場。通過查看APP_ERROR_CHECK函數(shù)定義,如下所示:

你會發(fā)現(xiàn)APP_ERROR_CHECK行為受宏DEBUG和有沒有掛仿真器兩個(gè)因素的影響,當(dāng)沒有定義DEBUG宏時(shí),系統(tǒng)將直接產(chǎn)生軟復(fù)位;當(dāng)定義了DEBUG宏并且沒有掛仿真器時(shí),系統(tǒng)將把錯(cuò)誤信息保存在callstack中。不管怎么配置,APP_ERROR_CHECK都會把相應(yīng)的錯(cuò)誤信息打印出來,以方便你去排查問題,如下所示。通過打印出來的錯(cuò)誤信息,你就可以知道是哪個(gè)文件哪一行代碼出了什么類型的錯(cuò)誤。

注意在SDK14以前,app_error_check不會主動把錯(cuò)誤信息打印出來,而是把錯(cuò)誤信息存在RAM中,然后通過debug模式可以直接查看相關(guān)錯(cuò)誤信息,如下所示:

默認(rèn)情況下,nRF5SDK是沒有定義DEBUG宏的,所以一旦函數(shù)返回值不對,系統(tǒng)就會復(fù)位。這里要特別指出的是,在你開發(fā)調(diào)試過程中,經(jīng)常會碰到復(fù)位的情況,這其中大部分都是由APP_ERROR_CHECK引起的。針對這種情況的復(fù)位,你只需要在optionsfortarget->C/C++->define里面定義一個(gè)宏:DEBUG,就可以快速找出是哪一個(gè)文件哪一行代碼引出的復(fù)位,以及復(fù)位原因是什么,如下所示:

4.使用命令行(CLI)方式進(jìn)行調(diào)試

打log方式只能單方面輸出,而不能接受終端的輸入,在很多情況下,我們需要?jiǎng)討B(tài)調(diào)整log信息,比如動態(tài)更改log的級別,動態(tài)更改log的顏色等等,這個(gè)時(shí)候就需要用到nrf_cli模塊,跟nRF_Log相似,nrf_cli同時(shí)支持5種后端接口:UART,RTT,BLE,F(xiàn)lash和USBCDC。由于nrf_cli也有l(wèi)og輸出功能,因此nRF_Log模塊可以直接選擇nrf_cli為其后端接口。這里再次強(qiáng)調(diào)一下,nrf_log和nrf_cli是兩個(gè)完全獨(dú)立的模塊,但是nrf_log可以選用nrf_cli為其后端接口,由nrf_cli完成后端打印功能。SDK中提供了三個(gè)cli的例子,分別為:

examplesperipheralclipca10040lankarm5_no_packs

examplesle_peripheralexperimentalle_app_clipca10040s132arm5_no_packs

examplesle_central_and_peripheralexperimentalle_app_interactivepca10040s132arm5_no_packs

如果大家的應(yīng)用需要命令行交互方式,可以參考上面3個(gè)例子,以examplesperipheralclipca10040lankarm5_no_packs為例,交互成功后的界面如下所示:

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原文標(biāo)題:[Nordic 博文分享系列] 如何調(diào)試nRF5 SDK

文章出處:【微信號:nordicsemi,微信公眾號:Nordic半導(dǎo)體】歡迎添加關(guān)注!文章轉(zhuǎn)載請注明出處。

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