trace32 for rt-thread support
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trace32 for rt-thread support
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1.概述
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2.trace32的基本使用
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3.trace32系統插件原理
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4.離線trace32得到rt-thread狀態(tài)信息
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4.1 trace32上的rt-thread插件及菜單欄
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4.2 trace32 加載dump以及elf文件
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5.總結
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)工具的生產商，自1979年以來，在制造世界一流的調試器和實時跟蹤方面擁有豐富經驗。其中產品線中的TRACE32為大眾廣為所知，是眾多手機廠商、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)調試的便利及其功能的強大。
有幸在對某個芯片的支持上學習使用了trace32工具，并寫了一些trace32 for rt-thread的插件，現在梳理一下心得體會以及實現的相關細節(jié)。
2.trace32的基本使用
關于trace32的使用，Lauterbach已經提供了相當完善的文檔支持，對于芯片的架構分析、軟件的重入分析、數據的觀測、操作系統的狀態(tài)以及各種符號信息等等都非常容易的觀察到。其調試功能的強大，非常的好用，但是由于其硬件設備的昂貴，能夠長時間的使用trace32也是非常有難度的。
但是trace32也提供了相關的模擬版本，所以這里采用TRACE32 Simulator版本進行演示離線功能。
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進行選擇，這里選擇Cortex-A9。
接著就可以輸入system.up，啟動了。
導入elf符號
可以看到符號文件對應的地址及其代碼。直接通過elf符號就能得到程序的源代碼。
此時只需要結合dump文件，結合elf符號，則可以定位到當前程序執(zhí)行的狀態(tài)。
從上述功能分析來看，主要是兩部分構成：
1.菜單欄(menu bar)
2.顯示信息窗口
無論是點擊菜單欄還是在命令行輸入命令，達到的效果其實一樣。菜單欄只是一個簡單的插件，系統可以調用命令。
3.trace32系統插件原理
trace32是一個工具，其提供了各種各樣的芯片及操作系統插件，同時也可以根據這些插件來展示需要的信息。
在操作系統層面，RTOS這部分，國外的許多操作系統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系統底層有著非常深刻的理解，尤其對于系統的全局容器對象、線程、IPC的結構體數組的布局都十分的清楚后，就可以進行插件的擴展開發(fā)了。
其底層原理可以概述如下:
TRACE32在進行程序分析的時候，可以通過ELF獲取到符號表信息，可以查詢到系統的全局變量和函數地址信息的。當程序在動態(tài)運行的時候，根據符號表對應的地址讀取數據，可以得到當前程序的狀態(tài)信息。
而在rt-thread中，有個核心的全局靜態(tài)變量，對象容器（rt_object_container）。記錄著當前系統中所有的線程、IPC等鏈表的掛載點，而根據這個線索，又可以尋找到每個鏈表地址對應的結構體，根據符號信息從而找到對應的對象的狀態(tài)結構體的數據。
而TRACE32插件基本的原理也就是利用了符號以及地址的對應關系，從而得到了系統的信息以及當前的狀態(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在程序動態(tài)運行時的數據信息。
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，須在啟動之前的匯編加上一句話。
/* Suspend the other cpu cores */
mrc p15, 0, r0, c0, c0, 5
ands r0, #3 bne _halt
其中_halt的實現如下：
_halt: wfe b _halt
此處掛起其他的核。
而后在env工具下輸入scons進行編譯，并且輸入下面的命令測試qemu的執(zhí)行
qemu-system-arm -M raspi2 -m 1024M -serial null -serial stdio -kernel rtthread.elf
可以看到如下的效果：
接著進入調試階段
qemu-system-arm -M raspi2 -m 1024M -serial null -serial stdio -kernel rtthread.elf -s -S
接著，另外開啟一個env終端。
依次輸入下面的命令，其中dump到的文件是
dump binary memory rtt_dump 0x8000 0x1000000
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.config D:\work\rt-thread\bsp\raspberry-pi\raspi2\rtthread.t32 menu.reprogram D:\work\rt-thread\bsp\raspberry-pi\raspi2\rtthread.men
4.2 trace32 加載dump以及elf文件
可以通過如下的命令進行加載dump文件以及elf文件。
Data.LOAD.Binary D:\work\rt-thread\bsp\raspberry-pi\raspi2\rtt_dump 0x8000 Data.LOAD.Elf D:\work\rt-thread\bsp\raspberry-pi\raspi2\rtthread.elf
加載了符號文件與dump文件后，可以加載插件文件了。
此時，即可看到系統相關的信息了。
這樣即使在離線的情況下，也能能夠根據需要看到信息了。
5.總結
rt-thread在trace32上的擴展插件使用，可以非常方便的分析系統的狀態(tài)。在實際的使用場合中，往往在測試階段，不會用到在線的調試工具，此時當系統crash發(fā)生后，采用一些dump方案將內存dump出來，接著將dump文件與elf文件加載到trace32，并且利用一些系統級別的插件功能，即可完成系統的分析，非常的簡潔和高效，文章中只描述了基礎功能，一些復雜信息的分析需要根據需求進行挖掘。
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