嵌入式开发基础_调试篇
嵌入式系统开发
嵌入式系统开发嵌入式系统是指内嵌在其他设备或系统中，实现特定功能的计算机系统。
它通常集成了硬件和软件，通过专门的开发平台进行开发和编程。
嵌入式系统广泛应用于各个领域，如汽车、家电、医疗设备、通信设备等。
本文将围绕嵌入式系统开发展开，介绍嵌入式系统的基本原理、开发流程以及相关技术。
一、嵌入式系统的基本原理嵌入式系统的基本原理是将处理器、存储器、输入输出设备等硬件组件集成在一起，通过操作系统和应用程序实现特定的功能需求。
常见的嵌入式系统采用单片机或微处理器作为核心处理器，具有较小的体积和功耗。
嵌入式系统的设计需要考虑硬件平台的选择、外设的接口设计、系统调度和任务管理等方面。
同时，软件开发也是嵌入式系统的重要组成部分，包括操作系统的移植、设备驱动程序的编写以及应用程序的开发。
二、嵌入式系统开发流程嵌入式系统的开发流程包括需求分析、硬件设计、软件开发、集成测试和发布等环节。
下面将逐一介绍各个环节的内容。
1. 需求分析在嵌入式系统开发之前，需要明确系统的功能需求和性能要求。
通过与用户沟通和需求分析，确定硬件平台、输入输出设备和外部接口等方面的需求。
2. 硬件设计硬件设计是指基于嵌入式系统的功能需求，选择合适的处理器、存储器、外设等硬件组件，并进行相应的电路设计和PCB布局。
硬件设计需要考虑系统的稳定性、扩展性和功耗等因素。
3. 软件开发软件开发是嵌入式系统开发的关键环节。
首先，根据硬件平台的选择，进行操作系统的移植和配置。
然后，编写设备驱动程序，实现对外设的控制和数据交换。
最后，根据系统需求，开发应用程序，实现特定功能。
4. 集成测试集成测试是将硬件和软件进行整合，测试系统的功能和性能是否满足需求。
通过功能测试、性能测试和稳定性测试，发现并修复系统中的缺陷和问题。
5. 发布在集成测试通过后，将嵌入式系统制作成最终产品，进行出厂测试和质量控制。
然后，将产品发布给客户或上线市场。
三、嵌入式系统开发的相关技术嵌入式系统开发涉及到多个技术领域，下面将介绍几个重要的技术。
《计算机嵌入式系统基础》教案(全套)
《计算机嵌入式系统基础》教案(全套)计算机嵌入式系统基础教案（全套）概述本教案旨在介绍计算机嵌入式系统的基本知识和技能，并引导学生深入了解该领域的发展和应用。
通过理论授课和实践操作，学生将能够熟悉嵌入式系统的工作原理、硬件和软件组成，以及设计和开发嵌入式系统的基本步骤。
教学目标1. 了解嵌入式系统的定义、特点和应用领域。
2. 掌握嵌入式系统中的硬件平台和处理器架构。
3. 熟悉嵌入式系统的操作系统和编程语言。
4. 理解嵌入式系统的实时性和响应性要求。
5. 学会使用嵌入式系统开发工具和调试技术。
6. 能够设计和实现简单的嵌入式系统应用。
教学内容第一章：嵌入式系统概述- 什么是嵌入式系统？- 嵌入式系统的特点和应用领域。
- 嵌入式系统的发展历程和趋势。
第二章：嵌入式系统硬件平台- 嵌入式系统中常用的硬件平台和处理器架构。
- 嵌入式系统的主要外设和接口。
第三章：嵌入式系统操作系统- 嵌入式系统中常用的操作系统。
- 实时操作系统和非实时操作系统的区别。
- 嵌入式系统的任务调度和资源管理。
第四章：嵌入式系统编程语言- 嵌入式系统常用的编程语言和开发工具。
- C语言在嵌入式系统编程中的应用。
- 嵌入式系统硬件和软件的接口。
第五章：嵌入式系统设计和开发- 嵌入式系统设计的基本步骤和方法。
- 嵌入式系统开发中的工具和技术。
- 嵌入式系统调试和测试的方法。
第六章：嵌入式系统应用案例- 嵌入式系统在各个领域的实际应用案例。
- 嵌入式系统应用的未来发展方向。
教学方法本教案采用理论授课和实践操作相结合的教学方法，通过课堂讲解、案例分析和实验操作，帮助学生深入理解嵌入式系统的基本概念和原理，并培养学生的实践能力和解决问题的能力。
教学评价学生的评价将基于他们对嵌入式系统的理论掌握程度和实践操作的能力。
评价方法包括平时作业、实验报告和期末考试。
教材和参考资料- 教材：《嵌入式系统基础教程》- 参考资料：1.《嵌入式系统设计与开发》；2.《嵌入式系统原理与设计》以上是《计算机嵌入式系统基础》教案的基本框架，具体的教学内容和教学细节可根据实际情况进行调整和补充。
嵌入式系统设计的基础知识
嵌入式系统设计的基础知识嵌入式系统是指嵌入到其他设备中，完成特定功能的计算机系统。
常见的嵌入式系统包括智能手机、数字电视机顶盒、汽车电子、工业自动化等领域。
因为嵌入式系统通常空间、能耗、成本要求都非常严苛，所以它们和通用计算机相比有很多不同之处。
本文将从嵌入式系统设计的角度，介绍嵌入式系统设计的基础知识。
一、嵌入式系统的硬件设计基础知识嵌入式系统的硬件设计是指对嵌入式系统的各个硬件组成部分进行设计、选型、集成、排布的过程。
嵌入式系统的硬件设计必须考虑以下几个方面。
1.芯片选型单片机（MCU）是嵌入式系统常用的芯片，由于嵌入式系统对芯片的集成度要求很高，常用的MCU都集成了很多模拟和数字外设如模数转换器（ADC）、通用异步收发器（UART）、同步串行收发器（SPI）、I2C接口等，可以很方便地与外部设备进行通讯。
当然，其他器件如FPGA、DSP等也可以作为嵌入式系统的芯片。
2.电源选择嵌入式系统的电源选择不仅要考虑芯片的输入电压特性，还要考虑嵌入式系统的整体功耗和稳定性，特别是对于多电压需求的系统更要注意电源的设计。
3.尺寸和布局嵌入式系统的尺寸和布局既要考虑外部尺寸限制，又要考虑内部线路的布局和信号的传输特性。
因为一旦系统原型被制作出来，改动就会变得十分困难，这就要求硬件设计人员对布局的精确把握和对参数的准确计算。
4.时钟电路嵌入式系统内的各个部件需要同步，通常需要一个精确的时钟电路驱动。
在时钟电路的设计中，要考虑功耗、抗干扰性等因素。
二、嵌入式系统的软件设计基础知识嵌入式系统的软件设计是指嵌入式系统的固件设计、操作系统选择和软件架构的设计等多个方面。
在开发嵌入式系统时，软件设计是非常重要的一个环节。
1.固件设计在开发嵌入式系统时，需要编写固件程序，这是嵌入式系统的基础软件。
固件程序通常被编写在C语言或某些汇编语言中。
编写固件程序时，需要考虑程序的规模、执行速度、可维护性、代码安全性等多重因素。
单片机课件以MCU为核心的嵌入式系统的设计与调试
C语言在MCU开发中的应用
C语言在MCU开发中具有广泛的 应用，其丰富的库函数和结构化 编程方式使得开发过程更加高效。
C语言可以通过标准库和第三方 库来实现各种硬件操作和控制， 例如GPIO操作、定时器控制、
串口通信等。
C语言还可以用于编写中断服务 程序、实现实时操作系统等复杂
应用。
MCU开发工具的使用与选择
硬件设计
根据需求分析结果，设计嵌入式系 统的硬件结构，包括微控制器 （MCU）、存储器、接口电路等。
软件设计
根据硬件结构和需求分析，设计 嵌入式系统的软件程序，包括操 作系统、驱动程序和应用软件。
系统集成与测试
将硬件和软件集成在一起，进 行系统测试和调试，确保系统
功能和性能符合要求。
嵌入式系统硬件设计
MCU开发工具包括IDE（集成开 发环境）、编译器、调试器等。
常用的MCU开发工具有Keil、 IAR、Eclipse等，这些工具支 持多种MCU芯片和操作系统。
选择MCU开发工具时需要考虑 工具的易用性、功能、稳定性 以及支持的芯片种类等因素。
使用MCU开发工具可以大大提 高开发效率，减少错误，方便 调试和测试。
嵌入式系统将广泛应用于工业自动化 设备中，提高生产效率和产品质量。
嵌入式系统将应用于汽车电子控制系 统和智能驾驶辅助系统中，提高汽车 的安全性和舒适性。
智能家居
工业自动化
医疗电子
汽车电子
嵌入式系统将应用于各种智能家居设 备中，实现设备的互联互通和智能化 控制。
嵌入式系统将应用于各种医疗电子设 备中，如智能医疗诊断仪器、远程监 控设备等。
单片机课件：以MCU为核心的嵌 入式系统的设计与调试
contents
嵌入式调试的方法
嵌入式调试的方法嵌入式调试是指在嵌入式系统开发过程中，通过调试工具和方法对嵌入式系统进行故障定位和问题解决的过程。
嵌入式系统通常具有实时性、硬件资源受限、系统闭合性等特点，因此嵌入式调试需要特殊的方法和工具来进行。
下面将介绍几种常见的嵌入式调试方法。
1. 仿真调试法仿真调试是指在嵌入式系统开发过程中，利用仿真工具对系统进行软件调试和验证。
仿真工具可以模拟目标硬件的运行环境，使开发人员可以在计算机上进行调试。
通过仿真调试，开发人员可以在不依赖目标硬件的情况下进行软件调试，提高调试效率和便捷性。
2. 调试工具法调试工具是嵌入式系统调试的关键。
常见的调试工具包括调试器、示波器、逻辑分析仪等。
调试器可以连接到目标硬件上，通过调试接口与目标系统通信，实现对目标系统的软件调试。
示波器和逻辑分析仪可以用来观测目标系统的电信号和逻辑信号，帮助开发人员分析系统运行状态和故障原因。
3. 调试信息输出法在嵌入式系统开发过程中，开发人员可以在代码中插入调试信息输出语句，将系统运行时的状态信息输出到调试端口或者日志文件中。
通过观察调试信息，开发人员可以了解系统的运行状态和问题所在。
4. 调试工具辅助法调试工具辅助法是指利用辅助工具来辅助嵌入式系统的调试。
常见的辅助工具包括追踪分析工具、覆盖率工具、性能分析工具等。
这些辅助工具可以帮助开发人员分析系统的执行路径、代码覆盖情况、系统性能等，从而帮助开发人员定位和解决系统故障。
5. 调试打印法调试打印法是指在程序中插入打印语句，输出程序执行过程中的状态信息。
通过观察打印输出，开发人员可以了解程序的执行路径、变量取值等信息，帮助定位和解决问题。
除了上述几种常见的嵌入式调试方法外，还有一些特定的调试技术和方法，比如JTAG调试、RTOS调试、硬件调试等。
总的来说，嵌入式调试是一个复杂而有挑战性的工作，需要开发人员熟练掌握各种调试工具和方法，同时具备较强的分析和解决问题的能力。
随着嵌入式系统的复杂性不断增加，嵌入式调试也将面临更多的挑战和机遇。
嵌入式系统设计中的软硬件协同开发与调试技巧训练
嵌入式系统设计中的软硬件协同开发与调试技巧训练嵌入式系统设计是一项复杂而庞大的任务，要求软硬件工程师之间密切协作。
软硬件协同开发和调试技巧的有效运用可以显著提高开发效率和系统稳定性。
本文将讨论几种常用的软硬件协同开发与调试技巧，以帮助开发人员更好地应对挑战。
首先，软硬件接口的定义是软硬件协同开发的首要任务。
在项目一开始时，软硬件工程师应该明确定义软硬件之间的接口，以便双方能够更好地进行开发。
这涉及到硬件接口的设计和软件接口的规范。
硬件接口的设计应该考虑到软件的需求，并提供相应的数据和信号接口。
而软件接口的规范则需要准确描述硬件接口的使用方式、寄存器配置等信息。
通过明确定义接口，软硬件工程师可以更方便地进行并行开发，并减少后续的集成和调试工作。
其次，软硬件开发团队之间的沟通合作至关重要。
软硬件工程师应该建立起密切的合作关系，及时交流问题和解决方案。
一个有效的沟通渠道对于解决软硬件协同开发中的问题至关重要。
团队成员可以通过会议、邮件、即时通讯等方式进行交流和讨论。
软硬件工程师还可以通过共享文档和代码版本控制系统来进行协同开发。
团队成员可以使用这些工具共享设计文档、代码和测试数据，以确保各个组件之间的一致性和兼容性。
通过良好的团队合作和沟通，软硬件工程师能够更好地协同开发，并及时解决问题。
第三，软硬件协同开发中的调试技巧对于解决问题至关重要。
通过正确的调试技巧，软硬件工程师可以更快地发现和解决潜在问题。
在硬件调试中，工程师可以使用示波器、逻辑分析仪等工具来观察信号波形和数据传输情况。
调试时，可以逐步排查硬件电路中可能存在的问题，例如接触不良、信号干扰等。
在软件调试中，工程师可以使用调试器来跟踪代码执行过程，并观察变量的数值变化。
通过断点调试、变量监视等调试技巧，软硬件工程师可以更快地定位和修复问题。
同时，软硬件工程师还可以利用日志记录和错误信息收集工具来收集运行时的错误信息，以便后续分析和修复。
此外，模块化设计和单元测试也是软硬件协同开发中的重要技巧。
常见嵌入式微处理器调试技术综述
关 键词 ： 片上调 试 ； 处理 器 ； 界 扫描 微 边
Ｄ Ｉ 码 ：０ ３ ６ ／ ．ｓ ． ０ ２— ２ ９ ２ １ ．４ ０ ５ Ｏ 编 １ ． ９ ９ ｉｉ ｎ １ ０ ２ ７ ． ０ ０ ．０ ｓ １
中图分 类号 ：Ｐ ３ 章 编号 ：０ ２— ２ ９ ２ １ ）４—０ １ ０ １０ ２ ７ （０ １０ ０６— ５
同时极 大增加 了设 计难 度 和复 杂度 。如果在 设计 使 用 中 出现硬件 或 者 软 件 的错 误 ， 需 要 通 过 各种 手 就
段对 微 处理 器 进 行 调 试 （ ｅ ｕ ） 以发 现 导 致 错 误 Ｄ ｂｇ ，
Ｄ ｂ ｇＯ Ｄ 。在线仿真器采用仿真头取代 目标板 ｅｕ ， Ｃ ） 上的处理器 ， 以完全仿 真微处理器芯 片的运行。 可 片上调 试是 在处 理 器 内部 嵌 入 额 外 的控 制 模块 ， 以 交叉调试的方式令调试主机可 以通过特定的通信接 口访 问处理 器 的 内部 资源 （ 寄存 器 、 储 器等 ） 执 存 并
ＮＯ ４ ．
微
处
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机
第 ４期
２ １ 年 ８月 ０１
Ａ ｇ ２ １ ｕ ．， ０１
ＭＩ ＣＲ０ＰＲ０Ｃ Ｓ ＥＳ ０ＲＳ
常 见嵌 人 式 微 处 理 器 调试 技 术 综 述
刘 鹏 ， 立新 ， 于 覃 辉 ， 海 洋 周
（ 北京 微 电子技 术研 究所 ， 北京 １０ ７ ） ０ ０ ６
ｔ ｎ ａ ｏ ａ ｉｏ ｉ ｎｄ ｃ ｍｐ ｒｓ ｎ． ｏ
Ｋｅ ｙ ｗｏｒ ｄｓ： Ｏｎ —Ｃｈ ｐ Ｄｅ ｇ； ｃ ｏ ｒ ｃ ｓｏ ｓ； ｕ ａｙ Ｓ ａ ｉ ｂｕ Ｍｉｒ ｐ ｏ ｅ ｓ ｒ Ｂｏ ｎｄ ｒ ｃ ｎ
嵌入式系统的调试与测试技巧
嵌入式系统的调试与测试技巧嵌入式系统是一种具有特定功能和任务的计算机系统，通常被嵌入到其他设备中，如手机、家电、汽车等。
由于其特殊的工作环境和资源限制，嵌入式系统的调试与测试工作十分重要。
本文将介绍一些嵌入式系统调试与测试的技巧，帮助开发人员有效解决问题并提高系统的稳定性和性能。
调试是嵌入式系统开发过程中至关重要的一步。
在软硬件集成后，通常会出现一些问题，如系统崩溃、死循环、性能瓶颈等。
下面是一些常用的嵌入式系统调试技巧。
首先，使用调试工具。
嵌入式系统通常会使用调试接口，如JTAG或SWD接口，开发人员可以通过这些接口连接嵌入式系统和调试工具，实时监测系统状态、查看变量值、设置断点等。
常见的调试工具有GDB、OpenOCD等，熟练掌握和合理利用这些工具可以帮助开发人员快速定位和解决问题。
其次，输出调试信息。
在嵌入式系统调试过程中，开发人员可以在代码中插入打印语句，输出运行时的变量值、函数调用信息、错误消息等。
这些信息可以通过串口、LCD显示屏或日志文件输出，帮助开发人员了解系统的运行状态和错误发生位置。
另外，利用仿真器进行调试。
对于某些需要与外设或传感器交互的嵌入式系统，开发人员可以使用仿真器模拟外设的输出信号，并在调试过程中逐步检查系统的反应和执行路径。
这种方法可以极大地减少与外设的依赖，并提高调试效率。
在进行嵌入式系统的测试时，需要针对系统的功能、性能和稳定性进行全面的验证。
下面是一些常用的嵌入式系统测试技巧。
首先，功能测试。
功能测试是验证嵌入式系统是否按照预期的方式工作的过程。
开发人员需要设计合适的测试用例，覆盖系统的各个功能模块，并通过输入各种不同的数据和条件来验证系统的输出是否符合预期。
在测试过程中，应该注意边界条件、异常情况以及不同使用场景的考虑。
其次，性能测试。
性能测试是评估嵌入式系统在各种负载条件下的运行性能的过程。
通过对系统进行压力测试、并行测试、响应时间测试等，开发人员可以了解系统在不同负载情况下的稳定性和性能瓶颈，并进行优化。
嵌入式系统调试方法
嵌入式系统调试方法嵌入式系统调试是指在嵌入式系统开发过程中，通过对系统的硬件和软件进行测试、分析和修正，以使系统能够正确地运行和实现预期的功能。
嵌入式系统调试的目标是找出并修复系统中的错误、调整系统性能和验证系统功能的正确性。
为了达到这些目标，有许多调试方法和工具可以使用。
下面将介绍几种常用的嵌入式系统调试方法。
1. 仿真调试：嵌入式系统通常由硬件和软件组成，仿真调试是使用软件模拟器在计算机上运行嵌入式系统的一种方法。
通过仿真调试，可以快速发现和修复软件错误，同时还可以验证硬件设计的正确性。
仿真调试工具通常提供断点、单步执行、变量监视等功能，方便程序员跟踪和分析程序运行过程。
2. 硬件调试：硬件调试主要是通过对硬件电路进行测量和观察，来找出硬件故障。
常用的硬件调试工具包括示波器、逻辑分析仪、频谱分析仪等。
硬件调试的目标是验证硬件设计的正确性、找出电路中的故障并进行修复。
通过对电路进行连线、观察信号波形和分析电路特性，可以找出硬件故障的原因，进而采取相应的修复措施。
3. 软件调试：软件调试主要是通过对嵌入式软件进行测试和分析，来找出软件中的错误。
常用的软件调试方法包括追踪调试、断言调试、覆盖测试等。
追踪调试可以记录程序的执行流程和函数调用轨迹，帮助开发人员定位错误的位置；断言调试是通过插入断言语句来检查程序的运行结果是否符合预期；覆盖测试是通过执行各种测试用例，检查程序的各个部分是否都被执行到。
软件调试工具包括调试器、代码覆盖率工具、性能分析工具等。
4. 性能调优：性能调优是指通过对嵌入式系统的硬件和软件进行调整和优化，以提高系统的执行效率和响应速度。
常用的性能调优方法包括编译器优化、算法优化、资源配置等。
编译器优化可以通过调整编译器的优化选项，来生成更高效的机器代码；算法优化可以通过改进算法的实现方式，来降低算法的时间复杂度；资源配置可以通过合理地分配系统资源，来提高系统的整体性能。
在进行嵌入式系统调试时，需要注意以下几点：1. 确定调试目标：在开始调试之前，需要明确调试的目标和要解决的问题。
第四章 嵌入式Linux开发基础
（4）设备文件
Linux下所有的设备都是通过文件来表示的， 所有的设备文件都存放在/dev目录下，设备文 件的文件名就是设备名 设备文件的种类
块设备文件：/dev/hda1，这些设备以块为最小单位。 字符设备： /dev/ttyS0，字符设备按顺序一个一个传递字符 网络接口：访问网络接口的方法是给它们分配一个惟一的 名字（比如 eth0），但这个名字在文件系统中不存在对应 的节点项
GNU计划和自由软件基金会FSF（the Free Software Foundation）是由Richard M. Stallman于 1984年一手创办的，旨在开发一个类似UNIX、并 且是自由软件的完整的操作系统：GNU系统。各 种使用Linux系统为核心的GNU操作系统正在被广 泛地使用。 GNU项目开发了许多高质量的免费软 件，如emacs编辑系统、bash shell程序、gcc系列编 译器、gdb调试程序，等等。这些软件为Linux操 作系统的开发创造了一个合适的环境，称为Linux 能诞生的基础。Linux严格意义上应该被称为 GNU/Linux系统。
普通文件常见的类型
系统文件 .conf .lock .rpm 编程和脚本文件 .c .cpp .h .o .pl .py .so .sh .tcl 文件格式 .au .gif .html/.htm .jpg .pdf .png .ps .txt .wav .x pm 压缩以及归档文件 .bz2 .gz .tar .tbz .tgz .zip
相比于其它操作系统的优势
真正的多任务多用户 稳定性强 设备独立性 具有强大的网络功能 可靠的系统安全 良好的可移植性 应用软件多
嵌入式系统设计与调试
嵌入式系统的应用领域
01
02
03
04
工业控制
嵌入式系统在工业自动化控制 系统中发挥着重要作用，如
PLC、DCS等。
智能家居
嵌入式系统应用于智能家居设 备，如智能电视、智能冰箱等
。
医疗电子
嵌入式系统在医疗电子设备中 广泛应用，如监护仪、诊断仪
器等。
交通电子
嵌入式系统用于车辆导航、智 能交通控制系统等。
04
嵌入式系统开发工具 与环境
嵌入式系统开发工具链
编译工具
用于将源代码编译为目标代码，如GCC、 Clang等。
调试工具
用于在嵌入式系统中进行调试，如GDB、 LLDB等。
仿真工具
用于模拟嵌入式系统的运行，如QEMU、 ARM DS-5等。
测试工具
用于测试嵌入式系统的功能和性能，如 Testbench、Fuzzing等。
05
嵌入式系统应用案例 分析
智能家居控制系统
智能家居控制系统是嵌入式系统的重要应用之 一，通过嵌入式系统实现对家庭设备的智能化 控制，提高生活便利性和舒适度。
智能家居控制系统的主要功能包括远程控制、 定时控制、语音控制等，能够实现家庭照明、 空调、门窗、安防等设备的自动化控制。
智能家居控制系统的设计与调试需要充分考虑 家庭环境和设备特性的差异，以确保系统的稳 定性和可靠性。
外围电路设计
根据系统需求，设计相应的外 围电路，如ADC、DAC、 PWM等。
软件设计
编程语言选择
选择适合的编程语言，如C、C、汇编等， 确保软件的可读性和可维护性。
中断处理
合理利用中断，实现实时响应和任务调度。Fra bibliotek任务划分
嵌入式系统开发环境和调试方法
基于仿真头的传统调试方法
在嵌入式系统的开发中，有时也使用传统的调试 方法，即使用一个单片机作为仿真头，取代目标板 上的CPU。这种在线仿真器和调试主机之间可以有 多种连接方式。它具有下列局限性： ①由于要使用一个比目标CPU更复杂的单片机做 仿真器，就必须先解决这个更复杂的单片机的生产 和仿真调试问题。 ②必须为每一种单片机研制仿真器，这不但增加 产品开发成本，在实际上也是很困难的。 ③使用传统的调试方法必须把仿真器焊接或插接 在目标板上，这对于引脚数量很大的贴片式目标 CPU，也是不可能的。
基于JTAG的调试方法—ARM调试原理
仿真调试的工作过程 由外部调试器发出的调试命令经由JTAG 接口TDI引线进入扫描链，由TAP控制器控 制扫描链的工作，对处理器进行调试；处 理器的寄存器和系统内的数据经由扫描链 串行到TDO引线，然后通过JTAG接口传送 到调试器。
基于JTAG的调试方法—JTAG接口
第四章 嵌入式系统的 开发环境和调试方法
目录
嵌入式系统的调试方法
基于仿真头的传统调试方法 基于JTAG的调试方法 基于Angel的调试方法 基于软件仿真的调试方法
嵌入式Linux的开发环境和调试方法 Windows CE的开发环境和调试方法
嵌入式系统的调试方法
嵌入式调试系统应含调试主机、仿真器(协议转 换)和目标板3个部分。调试主机即一台安装有开发 工具软件的通用计算机；目标板即被调试对象，在 这块目标板上应该焊接一片所使用的目标CPU。调 试也有多种方法，按其原理分类叙述如下。 (1)基于仿真头的传统调试方法 (2)基于JTAG的调试方法 (3)基于Angel的调试方法 (4)基于软件仿真的调试方法
基于JTAG的调试方法—ADS工程模板
嵌入式系统的调试技术
嵌入式系统的调试技术嵌入式系统是指在某种设备或系统中嵌入的微型计算机系统。
与传统计算机不同的是，嵌入式系统往往在硬件和软件设计上有着高度的定制化，因此在开发和调试过程中面临着独特的挑战。
嵌入式系统的调试技术是保证其正常运行、稳定性和开发效率的重要因素。
以下是几个常用的嵌入式系统调试技术：一、 JTAG接口调试JTAG，全称为 Joint Test Action Group，是一个处理器与外部其他设备进行测试、调试、编程的接口标准。
通过JTAG接口，可以实现对嵌入式系统的低级硬件和软件进行调试。
例如，可以使用JTAG接口对处理器的内部寄存器进行访问，包括CPU寄存器、存储器以及其他重要的控制寄存器。
二、仿真调试技术仿真是在计算机上通过模拟硬件环境运行程序的一种方法。
通过仿真技术，可以在早期发现和调试系统中的问题，以避免在硬件调试阶段浪费时间和资源。
可以通过流程仿真、跟踪仿真、硬件仿真等多种方式进行系统仿真测试。
三、远程调试技术远程调试技术是指在嵌入式系统和PC之间建立一个连接，通过该连接远程调试和控制嵌入式系统。
远程调试技术能够更快地定位问题、简化系统维护和降低成本。
可以使用USB、以太网、Wi-Fi等方式建立连接进行远程调试。
四、实时操作系统调试技术实时操作系统常用于处理嵌入式系统中的时间相关问题。
在多任务处理、中断处理和定时器管理等场景下，实时操作系统的调试技术变得尤为重要。
通过实时操作系统调试技术，可以更好地管理和调试处理器、中断、线程、任务等，并解决实时系统不稳定的问题。
五、软件调试技术软件调试技术是保证嵌入式系统软件正常运行的重要环节。
可以使用各种调试工具、分析软件运行过程以及设置断点等方法快速解决软件问题。
通过实时记录日志和数据，可以更好地跟踪并分析软件运行过程，确保系统的稳定性。
六、性能调试技术性能是嵌入式系统运行的关键指标之一。
可以使用各种方法测试系统的性能，例如永久性能测试、压力测试、响应时间和处理时间测试等。
嵌入式软件调试方法
嵌入式软件调试方法嵌入式软件调试是在开发过程中至关重要的一步，它可以帮助开发人员及时发现并解决软件中的错误和问题。
本文将介绍一些常用的嵌入式软件调试方法，以帮助开发人员更高效地进行调试工作。
一、日志输出日志输出是一种常见的调试方法，它通过在代码中插入日志语句来记录程序的运行状态。
通过查看日志输出，开发人员可以了解程序在不同阶段的运行情况，从而准确定位问题所在。
在嵌入式开发中，可以使用串口输出日志信息，并通过串口助手等工具进行查看和分析。
二、断点调试断点调试是一种常用且高效的调试方法，它可以让开发人员在程序执行到指定位置时暂停运行，并可以进行变量查看、单步运行等操作。
在嵌入式开发中，可以通过集成开发环境（IDE）来设置断点，并通过连接开发板或仿真器进行调试。
断点调试可以帮助开发人员深入分析问题，并逐步解决。
三、观察窗口观察窗口是一种用于监视变量值的工具，它可以在程序运行过程中实时显示变量的值。
开发人员可以通过观察窗口来监测变量的变化情况，以便及时发现错误和问题。
在嵌入式开发中，常用的观察窗口包括寄存器窗口、变量窗口等，可以在IDE中进行设置和使用。
四、模拟器调试模拟器调试是一种在软件环境中进行调试的方法，它可以模拟真实的硬件环境，并运行嵌入式软件进行调试。
模拟器调试可以提供更灵活和方便的调试环境，不受硬件限制，并且可以在不同的测试用例中进行调试。
在嵌入式开发中，可以使用模拟器调试进行功能验证和问题排查。
五、硬件调试工具硬件调试工具是一种用于连接和调试目标硬件的设备，它可以帮助开发人员进行硬件级别的调试和分析。
常用的硬件调试工具包括调试器、仿真器、示波器等。
这些工具可以实时监测芯片和外设的各种信号，并通过调试软件进行数据分析和问题定位。
六、远程调试远程调试是一种通过网络连接进行调试的方法，它可以让开发人员在远程地点进行调试工作。
通过远程调试，开发人员可以实时监测目标设备的状态，并远程执行调试操作。
这在分布式开发、远程协作等场景下非常有用，可以节约时间和资源。
keil的调试步骤与方法
keil的调试步骤与方法Keil调试步骤与方法Keil是一款常用的嵌入式开发环境，用于编写和调试嵌入式系统的程序。
在进行嵌入式开发过程中，调试是一个非常重要的环节，它可以帮助开发人员找出程序中存在的问题并进行修复。
本文将介绍Keil的调试步骤与方法，帮助读者更好地进行嵌入式开发与调试。
一、准备工作在使用Keil进行调试之前，我们需要先进行一些准备工作。
首先，我们需要安装Keil软件，并配置好开发板的硬件环境。
其次，我们需要将待调试的程序下载到开发板中，并连接上调试器。
最后，我们需要在Keil中打开待调试的项目文件，以便进行后续的调试操作。
二、设置断点在进行程序调试时，我们常常需要在程序中设置断点，以便在指定位置停下来观察程序的执行情况。
在Keil中，我们可以通过单击代码行号的方式来设置断点。
当程序执行到设置的断点位置时，会自动停下来，以便我们观察相关的变量值和程序执行流程。
三、单步执行单步执行是调试过程中常用的操作之一，它可以使程序以单步的方式执行，以便我们逐行观察程序的执行情况。
在Keil中，我们可以通过点击工具栏上的“单步执行”按钮来进行单步执行操作。
在单步执行过程中，我们可以观察变量的值的变化，以及程序的执行流程，帮助我们找出程序中的问题。
四、观察变量值在调试过程中，我们经常需要观察程序中的变量值，以便判断程序的执行是否符合预期。
在Keil中，我们可以通过“观察窗口”来观察变量的值。
在观察窗口中，我们可以添加需要观察的变量，并在程序执行过程中实时查看其数值的变化。
五、查看寄存器值在嵌入式系统中，寄存器是非常重要的硬件资源，它们直接影响着程序的执行。
在Keil中，我们可以通过“寄存器窗口”来查看寄存器的值。
在寄存器窗口中，我们可以查看各个寄存器的当前值，以便判断程序的执行是否符合预期。
六、调试输出除了观察变量和寄存器的值外，我们还可以通过调试输出来观察程序的执行情况。
在Keil中，我们可以使用printf函数来进行调试输出。
嵌入式开发步骤
嵌入式开发步骤嵌入式开发是指在特定硬件平台上进行软件开发的过程，这些硬件平台通常是微处理器或微控制器。
嵌入式开发的目标是将软件嵌入到硬件设备中，从而实现特定的功能。
嵌入式开发的步骤通常包括需求分析、系统设计、软件开发、调试和测试等阶段。
下面将逐步介绍嵌入式开发的具体步骤。
一、需求分析在嵌入式开发的开始阶段，需要明确设备的功能需求。
这包括确定设备的输入输出接口、通信接口、存储器要求等。
同时，还需要分析设备的性能需求，如处理速度、功耗等。
在需求分析阶段，开发团队需要与客户或系统需求方进行沟通，确保对需求的理解一致。
二、系统设计系统设计是嵌入式开发的重要环节，它包括硬件设计和软件设计两个方面。
硬件设计主要包括选择合适的微处理器或微控制器、设计电路图、选择外设和接口等。
在硬件设计过程中，需要考虑电路的稳定性、可靠性和成本等因素。
软件设计是嵌入式开发中的核心环节，它包括确定软件框架、编写算法和代码等。
在软件设计过程中，需要考虑实时性、可靠性和可维护性等因素。
设计人员应该熟悉相关的编程语言和开发工具，并根据需求选择合适的软件开发平台。
三、软件开发软件开发是嵌入式开发的主要内容。
根据系统设计的要求，开发团队开始编写代码并进行调试。
在软件开发过程中，需要考虑代码的可读性、可靠性和效率等因素。
同时，还需要进行代码的版本管理和文档编写，以便后续的维护和升级。
四、调试和测试在软件开发完成后，需要进行调试和测试。
调试是指通过检查和修复代码中的错误来确保程序的正确性。
测试是指通过运行程序并对其进行输入输出的验证来确保程序的功能和性能满足需求。
调试和测试是嵌入式开发过程中不可或缺的环节，它们可以帮助发现和解决潜在的问题。
五、系统集成和验证系统集成是指将开发好的软件和硬件组合在一起，并进行整体的功能验证。
在系统集成过程中，需要进行硬件和软件的连接和配置，确保它们能够正常工作。
验证是指通过运行各种测试用例来验证整个系统的功能和性能。
了解嵌入式技术固件开发流程的基本步骤
了解嵌入式技术固件开发流程的基本步骤嵌入式技术在现代科技领域中扮演着重要的角色，而对于嵌入式设备来说，固件开发流程是实现功能的关键。
固件是一种位于硬件和应用软件之间的软件，它控制着嵌入式设备的操作。
嵌入式技术固件开发的基本步骤可以总结为以下几个方面：需求分析、架构设计、编码实现、调试测试和发布。
首先，需求分析是固件开发的第一步。
开发团队需要与客户或关键利益相关者沟通，全面了解项目的需求和目标。
这包括设备的功能、性能要求、硬件接口、外部设备的支持等方面。
通过需求分析，能够明确固件开发的方向和目标，为后续的工作奠定了基础。
接下来，基于需求分析的结果，团队进行架构设计。
架构设计阶段主要解决如何解耦和组织系统功能模块的问题。
在设计过程中，开发团队需要考虑设备的内存和处理能力，同时还要考虑代码的可重用性和可扩展性。
一个合理的架构设计能够提高固件的性能和稳定性，同时也为后续的开发和维护提供了便利。
在架构设计完成后，就需要开始编码实现。
编码包括不同编程语言的应用和硬件抽象层的实现。
根据固件的需求和架构设计，开发团队会使用适合的编程语言，如C、C++或汇编语言等。
编码实现阶段的关键是代码的质量和可读性，确保代码的正确性和稳定性。
编码实现完成后，开发团队将进入调试测试阶段。
在这个阶段，团队将进行功能测试、性能测试和系统整合测试等。
功能测试用于验证固件是否满足需求，并对固件的各个功能模块进行独立测试。
性能测试则是通过对固件进行负载测试，评估固件的性能和资源利用率。
系统整合测试是在真实硬件平台上进行的，测试固件与硬件之间的兼容性和稳定性。
最后，成功完成调试测试后，团队将准备发布固件。
这涉及到编写文档、制作固件包、发布文档和提供技术支持等方面。
文档包括用户手册、API文档、安装指南等，帮助用户理解和使用固件。
固件包是一个可执行的文件，通过固件包部署在目标设备中，用户可以使用其功能。
发布文档和提供技术支持是持续支持用户的重要工作，确保固件的稳定性和客户满意度。
嵌入式系统的界面调试H模型方法
嵌入式系统的界面调试H 模型方法*戴莉萍,黄龙军(江西师范大学软件学院,南昌330022)*基金项目:江西省教育厅教学改革基金项目 软件测试课程实践教学案例体系及构建(J X J G 18227)㊂摘要:嵌入式软件实现过程中的设备㊁开发工具㊁操作系统等因素的多样化,使得系统调试工作较为复杂困难㊂针对嵌入式软件开发过程中的屏幕自适应问题,提出了H 界面调试模型㊂该模型首先将界面构建分成了基于控件和基于绘图两种方式,而后基于不同的界面构建方式提出了对应的调试策略㊁过程以及技术等㊂通过两个基于Q t 和A n d r o i d 开发环境下的系统界面开发示例,具体描述了H 界面调试模型的应用过程,同时证明了该界面调试模型的灵活性和有效性㊂关键词:H 模型;Q t f o r A n d r o i d ;界面调试;控件与绘图中图分类号:T P 311 文献标识码:AH M o d e l o f I n t e r f a c e D e b u g g i n g T e c h n o l o g y B a s e d o n E m b e d d e d S ys t e m D a i L i p i n g ,H u a n g L o n g ju n (S o f t w a r e S c h o o l ,J i a n g x i N o r m a l U n i v e r s i t y ,N a n c h a n g 330022,C h i n a )A b s t r a c t :E m b e d d e d S o f t w a r e d e b u g g i n g i s v e r y d i f f i c u l t b e c a u s e o f t h e v a r i e t y o f d e v e l o p m e n t e n v i r o n m e n t s i n c l u d i n g th e d i f f e r e n t d e -v i c e s ,p r o g r a mm i n g t o o l s a n d o p e r a t i n g s y s t e m s .T o s o l v e t h e s c r e e n -m a t c h p r o b l e m ,t h e H m o d e l o f i n t e r f a c e d e b u g g i n gi s p u t f o r w a r d h e r e .T h i s m o d e l c l a s s i f i e s t h e i n t e r f a c e c o n s t r u c t i o n i n t o t w o f o r m s o f c o n t r o l s -b a s e d a n d d r a w i n g-b a s e d ,a n d t h e n g e n e r a t e s t h e c o r r e -s p o n d i n g d e b u g g i n g s t r a t e g i e s ,a n d a d o p t s t h e d i f f e r e n t p r o c e s s e s a n d t e c h n o l o g i e s .T a k e t w o e m b e d d e d i n t e r f a c e p r o g r a m s b a s e d o n Q t a n d A n d r o i d f o r e x a m p l e t o d e s c r i b e t h e c o n c r e t e p r o c e s s e s a n d p r o v e t h e f l e x i b i l i t y an d e f f e c t i v e n e s s o f t h i s H m o d e l .K e yw o r d s :H m o d e l ;Q t -f o r -A n d r o i d ;i n t e r f a c e d e b u g g i n g ;c o n t r o l s a n d d r a w i n g 0 引 言在软件开发中,业务需求和技术需求确定了其设计与开发方向,为确保最终软件产品能够满足需求并良好运行,需要对其进行验证和确认过程,这个过程就称为软件测试㊂软件调试是软件测试的组成部分,关注于软件系统中的故障定位及故障修复[1-2],可以将故障分为以下几类:用户界面不一致㊁不能满足期望㊁性能差㊁程序崩溃或数据讹误[3]㊂通用计算机用于管理大范围的任务处理,而嵌入式系统则是为特定功能而设计的一个专用计算机系统㊂与通用计算机系统开发相比,嵌入式系统开发有着独特之处,例如嵌入式系统通常是面向特定应用的,具有专门的开发工具支持,具有较长的生命周期,开发环境一般由目标板和宿主机共同构成等㊂强大的开发工具支持使得桌面系统的调试技术能方便地直接应用在嵌入式系统,往往也取得较好的效果,但必须注意跨平台开发会出现各种各样的问题[4]㊂嵌入式系统的调试工作量不仅仅体现在功能调试上,界面调试也占据了一定的比例㊂本文从程序界面不一致这一问题出发,基于嵌入式开发技术提出了一种H模型来进行有效的界面调试,并结合实例描述了相应的调试技术㊂1 界面调试的H 模型嵌入式系统调试贯穿在其整个生命周期之中,在有限的硬件资源基础上进行正确性㊁实时性㊁可靠性等内容的调试㊂由于设备终端在运算能力㊁存储能力㊁显示能力等的不足,嵌入式计算机调试的基本结构为主机目标机结构,主机端一般是P C 平台[5-6]㊂依赖已有的强大跨平台集成开发环境,嵌入式系统的开发和过程可以从现有的桌面应用开发上获得很多借鉴,例如嵌入式系统开发调试往往采用交叉调试方法,充分利用了上位机的丰富调试资源㊂与桌面系统应用的界面调试相比,嵌入式系统的界面调试有着较为特殊的体现:①所见不一定所得:现在的开发环境都提供大量的界面元素,通过拖放进行界面设计可以实现可视化编程,节省大量开发时间,即设计时的所见就是编译之后的效果㊂但移植至嵌入式平台上,则会出现例如控件间距㊁大小等不一致的现象,往往需要在界面元素的拖放基础上增加布局控件或者代码,有时甚至完全依赖代码布局,界面复杂程度更高[7]㊂②嵌入式系统的多样化:多种操作系统版本㊁多种尺寸㊁多种分辨率㊁多种机型等这一多样化现象使得应用系统会在不可预期的嵌入式平台上报错㊂单从屏幕自适应这一角度出发,在界面设计㊁实现及调试时就必须多加考虑,而这就大大增加了程序复杂性,对程序的灵活性提出了更高的要求[8]㊂③可利用的开发资源缺乏:以Q t 开发环境为例说明,桌面版应用的Q t 技术开发不论是书本还是网络资源,数量都是比较丰富的;而Q t 支持嵌入式平台(例如A n -d r o i d )的开发时间不长,因此各种资源并不太多,这使得调试工作更加困难一些㊂基于成熟的桌面系统调试技术㊁强大的嵌入式平台开发工具及交叉调试方法,本文提出了一种应用于嵌入式软件开发的界面调试模型,如图1所示㊂图1 嵌入式系统界面调试H 模型从图1中可以看出,嵌入式系统界面调试按照界面元素类型的不同而采用不同的调试思路㊂整个调试过程都充分利用了上位机丰富的调试资源,都需要考虑终端设备自适应性问题㊂为达到最终执行界面的整洁性,必要时采用一定的辅助代码来支持[9-10]㊂两分支各有特点:①界面组成不同,一个以集成开发环境中的控件为主,另一个以图形绘制为主;②界面辅助代码作用不同,一个以布局控件代码为主,另一个以图形缩放代码为主;③执行顺序不同,以控件为主的实现中界面调试和功能调试可单独分离,而绘图为主的实现中,界面调试往往在功能代码完成之后㊂本文通过具体实例来说明界面调试H 模型的有效应用,程序开发和调试的环境为Q t㊂2 基于控件的界面调试基于控件开发系统的益处是显而易见的,例如控件在窗体上的拖拽大大减少了程序员的代码书写量;所见即所得的效果大大减少了界面调试工作量;相对于编写控件代码,直接使用控件拖拽更易学习与使用等㊂这些开发技术同样适用于嵌入式软件开发,包括界面调试技术,但是,丰富多样的嵌入式设备终端使得界面的调试往往更加费时费力㊂本文以一个实验错误查询界面为例说明基于控件元素的界面调试的一般过程与方法[11]㊂该系统应用在专业实验教学环节中,可在P C 端以及手机端运行㊂首先在P C 端的Q t 开发环境中将所需控件拖动至界面上,设置好相应的属性,并统一好长度㊁间距㊁字体等,在P C 端运行效果如图2(a )所示㊂然后将其下载至手机端,运行效果图如图2(b)所示㊂图2 不同设备上的运行效果图从图2中可以发现,图2(a)的运行图与设计图是保持一致的,界面调试可以在设计时就完成,但是下载至手机终端却发现控件字体㊁大小㊁布局等全部乱了,此时界面的调试已不仅仅是修改已有控件就能解决,需要增加布局控件和布局代码[12]㊂Q t 提供了布局管理类来负责排列窗体上的控件,在本程序中,增加了一个网格布局G r i d -L a yo u t 控件,对应的布局代码部分如下所示:u i >m a i n l a y o u t >a d d W i d g e t (u i >n a m e l a b e l ,0,0,1,1,Q t ::A l i gn C e n t e r );u i >m a i n l a y o u t >a d d W i d g e t (u i >n a m e l i n e t ,0,1,1,3);u i >m a i n l a y o u t >a d d W i d g e t (u i >s e a r c h b t n ,1,0,1,4);u i >m a i n l a y o u t >a d d W i d ge t (u i >r e s u l t l s t w ,2,0,5,4);此外,调用该窗体时不需要计算屏幕的分辨率,直接显示为全屏即可,运行呈现效果如图3所示㊂使用布局控件的好处在于当程序在不同平台上运行图3 增加布局代码后的手机端运行图时,能够自动管理窗体里所有控件的大小和尺寸㊂因此在A n d r o i d 环境下,可以不用修改布局源码,直接适用[13]㊂此时的界面调试重点在于布局控件对于其他控件间的各种参数设置(例如行宽或者列宽等),并且不涉及到该界面的功能代码测试与调试工作,两者可以独立进行㊂因此,调试的代码并不复杂,工作量也不大,使用到的调试方法也比较普通[14-15],如图4所示㊂图4 基本控件的界面调试常用方法由于程序可运行在P C 端和嵌入式设备终端,且在P C 端的开发调试环境中界面是所见即所得,因此这个阶段主要采取观察法进行调试,例如控件是否摆放对齐㊁间隔是否一致㊁控件是否显示不完整或重叠㊁是否有错别字㊁控件的字体和大小是否保持一致等㊂嵌入式软件系统的调试面对的不仅仅是代码,还有硬件部分;利用上位机开发出来的软件还需要下载至终端设备中,以查看实际运行效果㊂在这一步骤中,无论是上位机还是目标机,对于错误的提示都是极其有限甚至缺乏的,此时对于错误的定位较为常用和有效的方法是使用替换法㊂例如,如果无法下载,可以考虑替换连接方式,如由U S B 连接替换为网线连接;如果出现下载后无法运行,可以考虑内核问题,用另一台终端设备替换当前的终端设备,或者直接重新定制一次内核;如果运行时无法得到正确的结果,可以用简单的程序替换复杂的程序,以得到阶段性的正确结果㊂对于使用到的布局代码则可以使用多种调试方法,例如采用静态测试法,通过阅读代码大致描绘出运行时各个控件所在的位置㊁大小等基本布局,还可以对布局控件方法的各个参数值使用试探法进行取值,下载后看看实际运行效果㊂如果界面涉及较多控件㊁布局较为复杂,可以将布局代码简单化,按照分区或分段进行调试㊂依赖于高效的布局控件,基于控件的界面调试过程和方法较为简单㊁易于理解和应用,但在实际应用中也体现出了一定的局限性,例如界面设计要在运行之前就固定好,不适用于运行期间界面有变动的情况,缺乏一定的灵活性㊂3 基于绘图的界面调试在实际应用中,某些界面效果是可视化设计无法完成的,此时可以采用纯代码的方式来实现界面,例如本文中的H a n o i 动态演示的程序㊂该程序界面组成元素较为简单,由矩形和直线构成,界面初始化后,当出现点击事件时,盘子移动一个,程序中需要计算各个绘图元素相关顶点的所在位置坐标(X ,Y )㊂图5 P C 端H a n o i 动态演示运行效果图除了主界面类之外,还另外设计了棋盘C B o a r d 类和柱子C P e g 类,其中数据成员基本上是各个绘图元素的参数值,例如背景框的坐标㊁底座坐标㊁盘子的最大长度以及间距值等等,方法成员较为简单,例如m o v e ㊁r e m o v e d i s k㊁a d d d i s k 等[15]㊂由于界面的实现完全依靠代码来实现,因此首先利用上位机丰富的调试资源确保设计思路的正确性㊁代码实现的无误性㊁运行效果的良好性㊂在P C 端运行效果如图5所示㊂将此应用程序下载至手机端时,发现程序界面是空白一片,这是因为P C 端程序中所有坐标数据并不适用于手机终端,因此需要增加比例代码,并对此进行相应的调试[16]㊂部分代码如下:v o i d C B o a r d ::i n i t i a l i z e (i n t w ,i n t h){ i n t i ,o l d w ,o l d h; o l d w=b o a r d x 2-b o a r d x 1; o l d h =b o a r d y 2-b o a r d y 1; b o a r d x 1=0; b o a r d x 2=0; b o a r d x 1=w ;b o a r d y1=h ; b a s e i n t e r v a l =q C e i l (w*b a s e i n t e r v a l /o l d w ); b a s e l e n g t h =q C e i l (w*b a s e l e n g t h /o l d w ); m a x d i s k l e n g t h =q C e i l (w*m a x d i s k l e n g t h /o l d w ); d i s k d e s c =q C e i l (w*d i s k d e s c /o l d w ); f o r (i =0;i <=2;i ++) {//底盘坐标 b a s e x [i ]=i *(b a s e i n t e r v a l +b a s e l e n g t h )+b o a r d x 1; b a s e y [i ]=b o a r d y 2-2*b o a r d y1; P g [i ].d i s k h e i g h t =q C e i l (h *P g [i ].d i s k h e i gh t /o l d h ); P g [i ].d i s k i n t e r v a l =q C e i l (h *P g [i ].d i s k i n t e r v a l /o l d h ); P g [i ].p e g h e i g h t =q C e i l (h *P g [i ].p e g h e i gh t /o l d h ); } //依次确定柱子坐标,以及初始化时盘子所在位置}图6 手机端H a n o i 动态演示运行效果图从代码中可以看出,输入参数w 和h 分别表示嵌入式终端设备屏幕的宽度和高度,P C 端程序运行所设置的各种参数仍旧有用,在此通过基本的数学运算转换成终端设备上所需要的顶点值㊁长度值以及坐标值㊂比例代码经过调试之后,可在手机终端正确执行,运行效果如图6所示㊂比例代码可以根据实际设备动态地获取其高度值和宽度值,以P C 端的图形参数的各种值为基本模型,灵活调整运行效果的大小㊂图6是手机竖屏且全屏时的运行界面,横屏的运行界面与图5类似㊂基于绘图的界面调试使用比例代码也是较为灵活的处理方式,首先可以较好地实现界面自适应,适用于不同的嵌入式终端设备;其次充分利用了上位机强大的代码编辑和调试功能,可以在确保程序逻辑正确性的基础上,着重关注终端设备的界面调试效果;最后两段不同环境下代码的相似性,使得程序易于理解和维护㊂相对于基于控件的界面调试,基于绘图的界面调试的难度更高㊁工作量更大㊁过程更复杂㊂图7描述了期间主要用到的各种调试技术,用以查找程序的编译错误㊁运行时错误及逻辑错误㊂图7 基于绘图的界面调试常用方法手绘测试法属于静态测试,通过阅读代码勾画出程序运行时的界面,标注出各个坐标值的初始值㊁增量值以及目标值,有利于查找出坐标值的计算公式错误㊂断点调试则是利用了开发语言工具的调试工具,可以判断数组的下标是否越界㊁循环次数是否正确㊁初始值是否赋值正确等,这样可以观察到运行期间各变量的数值㊂排除法和二分法是将代码按照逻辑的完整性分段,将其逐一注释,确定出错误的大致范围,例如程序使用非递归方法得到盘子移动的先后次序,因此可以先执行盘子执行的顺序结果,查看该字符串是否正确;接着运行初始化部分,动态显示代码将其注释,暂不执行,查看盘子的大小㊁彼此的间隔位置等数值设置是否正确等㊂将代码下载至嵌入式终端设备,出现错误时可以更换设备终端㊁更换连接方式㊁更换测试代码等方式,进行错误快速定位与排错㊂程序在嵌入式终端设备运行时,可以使用弹窗式调试法,将测试的图形元素当前在屏幕上的位置及时显示出来,从而了解当前事物坐标值正确与否㊂使用试探法观察1个盘子的运行效果,而后逐渐增加盘子个数来观察程序的正确性,并且对于其各个坐标值的设置作进一步的调整㊂在测试程序时,还可以根据经验或直觉推测错误出现的原因及解决方法,例如终端设备的内核定制中,稍有不足就会使得整个定制过程重新开始㊂基于绘图的界面设计依赖于布局的总体设计与规划,动态获取终端设备的屏幕大小,灵活调整最终运行界面效果,界面适应性较好,但程序代码量比较大,涉及到的坐标值比较多,调试过程中的细节处理开销较大㊂4 结 语嵌入式系统开发具有多样性的特点,如设备多样㊁O S多样㊁工具多样等,因此在实际应用中,界面调试的过程和方法也有所不同㊂例如本文中所举的两个实例,如果运行在已经定制好内核的O K 2410终端板,是不需要进行界面再调试的,P C 端的程序直接下载即可㊂此时,H 模型只需要完成上半部分㊂在嵌入式开发中,还可以采取介于基于控件和基于绘图之间的做法,即把控件随意拖拽至窗体上,而后通过代码调整彼此之间的相对位置,完成界面的初步实现,其后的调试仍旧可按照H 模型的方法来完成㊂经过实践,说明H 模型方法具有较好的实用性和可操作性㊂但是,随着界面复杂性的提高,对于H 模型的适应要求则更高,需要对其进行更深入的研究与探索㊂参考文献[1]张银奎.软件调试[M ].北京:电子工业出版社,2008.[2]S P S r e e j 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i l i c o n L a b s 携手E d g e I m pu l s e 加速实现机器学习应用S i l i c o n L a b s (亦称 芯科科技 )宣布与领先的边缘设备机器学习(M L )开发平台E d g e I m pu l s e 携手合作,实现在S i l i c o n L a b s E F R 32无线片上系统(S o C )和E F M 32微控制器(M C U )上快速开发和部署机器学习应用㊂E d g e I m pu l s e 工具可在低功耗且内存受限的远程边缘设备上实现复杂的运动检测(m o t i o n d e t e c t i o n)㊁声音识别和图像分类㊂研究表明,往往由于人工智能(A I )/机器学习方面的挑战,87%的数据科学项目从未实现量产㊂通过S i l i c o n L a b s 与E d ge I m -p u l s e 之间的这种新合作,设备开发人员只需轻点按钮,即可直接生成机器学习模型并将其导出至设备或S i m p l i c i t y St u d i o (S i l i c o n L a b s 的集成开发环境),在数分钟内便可实现机器学习功能㊂S i l i c o n L a b s 物联网副总裁M a t t S a u n d e r s 表示: S i l i c o n L a b s 相信,我们努力将机器学习融入到边缘设备中,将会使物联网更加智能㊂E d g e I m p u l s e 提供安全㊁私密且容易使用的工具,在实现机器学习时为开发人员节省了时间和资金,并为从预测性维护㊁资产跟踪到监控和人员检测等实际商业应用带来了令人惊叹的新用户体验㊂通过在S i m p l i c i t y S t u d i o 中集成部署,E d g e I m pu l s e 可使开发人员免费在各种S i l i c o n L a b s 产品上快速创建神经网络㊂通过在E F R 32和E F M 32器件(例如MG 12㊁MG 21和G G 11)中嵌入最先进的T i n yM L 模型,该解决方案能够实现以下功能:真实的传感器数据收集和存储㊁高级信号处理和数据特征提取㊁机器学习㊁深度神经网络(D N N )模型训练㊁优化嵌入式代码部署㊂E d ge I m -p u l s e 工具还可以利用E d g e I m p u l s e 的E d g e O pt i m i z e d N e u r a l (E O N )技术来优化内存使用和推理时间㊂E d g e I m p u l s e 联合创始人兼首席执行官Z a c h S h e l b y 表示:嵌入式机器学习在工业㊁企业和消费领域的应用是无止境的㊂将机器学习与S i l i c o n L a b s 的先进开发工具和多协议解决方案整合在一起,将为客户带来绝佳的无线开发机遇㊂。
嵌入式硬件体系的调试_图文.
fSuccess=SetCommTimeouts(hCom,&timeouts;
if(!fSuccess
ShowMessage("Set Communication Timeouts Fail!";
set serial communication parameters
C:\>Debug
-O 378 5A
-I 378
5A
-I 379
78
-O 37a 55
-I 37a
55
2.使用嵌入式汇编语言书写可视化测试程序
下面是用C++Builder书写的ISA收发卡的初始化和收发函数char TForm1::initial(void //ISA卡的初始化函数
{ asm {mov dx,211h //0xff-->Port(211h
void __fastcall TForm1::readport(void
{//read the serial port
bResult=ReadFile(hCom,&inBuffer,1952,&nBytesRead,NULL;
if (!bResult
{switch(GetLastError(
{case ERROR_INV ALID_USER_BUFFER:
3．用WinDriver开发驱动程序⑴WinDriver的特点：从用户层访问硬件；支持I/O读写、中断处理、物理内存读写；支持各厂家的PCI、ISA、EISA、ISAnP、PCMCIA、USB总线接口；支持主流PCI接口芯片: PLX9050 /9054 /9060 /9080、AMCC、Galileo、V3等PCI桥；支持通用Win32软件开发平台,如:Visual C++、C++Builder,Visual B、Dephi、Java等；应用程序对Win9X与NT/2000二进制代码级兼容,对Win9X、NT2000/CE、Linux源代码级兼容；提供核心插件功能,可用于开发高性能驱动程序(对调试无误的要求苛刻的部分软件通过WinDriver提供的API插入到核心态运行；编程向导界面友好,可进行编程前的硬件诊断,可自动生成大部分驱动程序代码。⑵开发步骤：利用编程向导开发：①插入设计好的板卡,打开WinDriver Wizard,待开发板卡资源自动分析,生成驱动程序框架代码；②修改代码,加入定制功能；③在用户态执行与调试代码；④将性能苛刻部分插入到核心态；直接利用WinDriver提供的API函数书写：①将windriver.h拷贝到应用程序的源代码目录中,以使应用程序可以找到它；②在应用程序的源文件中包含windows.h、winioctl.h、windriver.h三个头文件；③调用WD_Open(函数,打开WinDriver设备驱动程序,获得设备文件句柄；④调用WD_CardRegister(函数,向WinDriver kernal登记板卡信息；⑤调用WD_Transfer(函数,进行I/O和内存数据的存取.当然,也可直接用WD_CardRegister(函数返回的内存映像的线性地址存取硬件上的地址空间；⑥若使用中断的话,可调用WD_IntEnable(函数使能中断,此后可调用WD_IntWait(函数等待中断的到来,停止中断响应可调用WD_IntDisable(函数予以实现；⑦当不需要硬件操作时,可调用WD_ CardUnregister(函数取消登记,而后调用WD_Close(函数关闭WinDriver设备驱动程序。⑶ISA/PCI板卡驱动程序的WinDriver开发演示⑷举例：WinWriver产生的C++builder的EPP并口API：①并口开关函数BOOL LPT_Open (LPT_HANDLE *phLPT; void LPT_Close(LPT_HANDLE hLPT; ②并口读写函数BYTE LPT_Readstrobe_addr (LPT_HANDLE hLPT //用于读并口地址; void LPT_Writestrobe_addr (LPT_HANDLE hLPT, BYTE data //用于写并口地址; BYTE LPT_Readstrobe_data_0 (LPT_HANDLE hLPT //用于读并口数据; void LPT_Writestrobe_data_0 (LPT_HANDLE hLPT, BYTE data //用于写并口数据; BYTE LPT_Readcontrol (LPT_HANDLE hLPT; //读并口控制寄存器void LPT_Writecontrol (LPT_HANDLE hLPT, BYTE data; //写并口控制寄存器③并口中断函数7
嵌入式OS入门笔记-以RTX为案例：十.Keil的RTX调试支持
调试（debug）是软件开发的一个重要环节，对于嵌入式开发而言这个环节其实比较依赖一些硬件资源（硬件debugger）的支持。
传统的嵌入式系统的调试比较依赖断点（breakpoint）和单步调试（single step through）。
而ARM cortex-M 系列的芯片其实有很强的CoreSight片上调试支持，实际上就是一个小的调试硬件，作为ARM的标准，内嵌在ARM的芯片里。
在ARM自家的调试器ULINK-pro等的帮助下，可以实现代码覆盖率，代码剖析，代码性能分析等非常强大的调试功能。
不同架构的Cortex-M系列的芯片支持不同的CoreSight部件，详见官方网站的说明。
作为ARM自家的软件开发工具，Keil自然也在调试方面有很多相应的支持。
我们这里简单介绍一下Keil对RTX的支持，操作系统感知调试（OS-aware debugging）。
主要有两个功能，一个是系统和进程观察窗口（System and Thread Viewer），另外一个是事件窗口（Event Viewer）。
这里以STM32F4Discovery板作为例子。
1.系统和进程观察窗口（System and Thread Viewer）首先这个功能和其他Cortex-M芯片，查看内存值（Memory Window 或者Watch window）的运作原理类似，RTOS会把相关的进程信息储存在内存里面，然后这个系统和进程观察窗口就会从这个内存区域里面提取信息，其他的RTOS开发者也可以利用这个功能。
用法具体说来，非常简单，首先进入调试模式。
然后在View菜单中，确定Periodic Window Update被点选了:最后，在Debug菜单中的OS Support栏中，点选System and Thread Viewer：然后就可以看到这个窗口：这就是系统和进程窗口，里面提供了RTX系统的基本设置，例如堆栈大小，时间片设置等和进程的基本信息，例如进程ID，进程优先度，当前进程状态，进程的delay时间，进程等待的事件值和当前的事件值和堆栈的适用程度。
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KDB 命令举例
• • • • • • • • • • • 假设我们的程序源文件名为getpid.c，内容是： #include <syscall.h> #include <unistd.h> #include <stdio.h> #include <sys/types.h> int main(void) { long ID; ID = getpid(); printf ("getpid()=%ld\n", ID); return(0); }
KDB 命令
• 堆栈跟踪 • 主要的堆栈跟踪命令有 bt 、 btp 、 btc 和 bta 。 • bt 命令设法提供有关当前线程的堆栈的信息。它可以有选择地将堆栈 帧地址作为参数。如果没有提供地址，那么它采用当前寄存器来回溯 堆栈。否则，它假定所提供的地址是有效的堆栈帧起始地址并设法进 行回溯。如果内核编译期间设置了 CONFIG_FRAME_POINTER 选项， 那么就用帧指针寄存器来维护堆栈，从而就可以确地执行堆栈回溯。 如果没有设置 CONFIG_FRAME_POINTER ，那么 bt 命令可能会产 生错误的结果。 • btp 命令将进程标识作为参数，并对这个特定进程进行堆栈回溯。 • btc 命令对每个活动 CPU 上正在运行的进程执行堆栈回溯。它从第一 个活动 CPU 开始执行 bt ，然后切换到下一个活动 CPU，以此类推。 • bta 命令对处于某种特定状态的所有进程执行回溯。若不带任何参数， 它就对所有进程执行回溯。可以有选择地将各种参数传递给该命令。 将根据参数处理处于特定状态的进程。选项以及相应的状态如下： • D：不可中断状态。 R：正运。 S：可中断休眠。T：已跟踪或已停止 • Z：僵死。 U：不可运行。 这类命令中的每一个都会打印出一大堆信 息。
Yet Another Malloc Debugger
• 下载yamd-0.32.tar.gz • tar zxvf yamd-0.32.tar.gz • cd yamd-0.32 make make install • 编写源代码(test.c) • 编译 ./yamd-gcc -g –o test test.c • 运行 ./test • 查看输出日志
KDB
• 编译内核 “Kernel hacking”部分选择“Built-in Kernel Debugger support”选项。 选择“Compile the kernel with frame pointers”选项 （如果有的话）则设置 CONFIG_FRAME_POINTER 标志。这将产生更 好的堆栈回溯，因为帧指针寄存器被用作帧指针 而不是通用寄存器。您还可以选择“KDB off by default”选项。这将设置 CONFIG_KDB_OFF 标 志，并且在缺省情况下将关闭 KDB。
KDB 命令
• 断点 • 常用的断点命令有 bp 、 bc 、 bd 、 be 和 bl 。 • bp 命令以一个地址／符号作为参数，它在地址处应用断 点。当遇到该断点时则停止执行并将控制权交予 KDB。 该命令有几个有用的变体。 bpa 命令对 SMP 系统中的所 有处理器应用断点。 bph 命令强制在支持硬件寄存器的系 统上使用它。 bpha 命令类似于 bpa 命令，差别在于它强 制使用硬件寄存器。 • bd 命令禁用特殊断点。它接收断点号作为参数。该命令 不是从断点表中除去断点，而只是禁用它。断点号从 0 开 始，根据可用性顺序分配给断点。 • be 命令启用断点。该命令的参数也是断点号。 • bl 命令列出当前的断点集。它包含了启用的和禁用的断点。 • bc 命令从断点表中除去断点。它以具体的断点号或 * 作 为参数，在后一种情况下它将除去所有断点。
KDB
• 安装 bzip2 -d kdb-v4.3-2.6.6-common-1.bz2 bzip2 -d kdb-v4.3-2.6.6-i386-1.bz2 • 打补丁 patch -p1 <kdb-v4.3-2.6.6-common-1 patch -p1 <kdb-v4.3-2.6.6-i386-1
KDB 命令
• 寄存器显示和修改 • 这一类别中的命令有 rd 、 rm 和 ef 。 • rd 命令（不带任何参数）显示处理器寄存器的内容。它可 以有选择地带三个参数。如果传递了 c 参数，则 rd 显示 处理器的控制寄存器；如果带有 d 参数，那么它就显示调 试寄存器；如果带有 u 参数，则显示上一次进入内核的当 前任务的寄存器组。 • rm 命令修改寄存器的内容。它以寄存器名称和 newcontents 作为参数，用 new-contents 修改寄存器。寄存 器名称与特定的体系结构有关。目前，不能修改控制寄存 器。 • ef 命令以一个地址作为参数，它显示指定地址处的异常帧。 • 显示通用寄存器组： rd 显示通用寄存器组：
主要内容
1.常用的内存调试 memwatch yamd 2.gdb调试 3.kdb调试
memwatch
• 下载memwatch-2.71.tar.gz • tar zxvf memwatch-2.71.tar.gz • cd memwatch-2.71 • 编写源代码(test.c) 增加 #include “memwatch.h” • 编译 gcc -DMEMWATCH –DMW_STDIO test.c memwatch.c –o test • 运行 ./test • 查看memwatch.log文件
KDB
• • • • • • make clean make mrproper make menuconfig make bzImage make modules make modules_install
KDB
• cp System.map /boot/ • cp arch/i386/boot/bzImage /boot/vmlinuz2.6.6 • mkinitrd initrd-2.6.6.img 2.6.6 • 配置grub • reboot
KDB 命令
• 下面是在内核调试过程中非常有用的其它几个 KDB 命令。 • id 命令以一个地址／符号作为参数，它对从该地址开始的指令进行反 汇编。环境变量 IDCOUNT 确定要显示多少行输出。 • ss 命令单步执行指令然后将控制返回给 KDB。该指令的一个变体是 ssb ，它执行从当前指令指针地址开始的指令（在屏幕上打印指令）， 直到它遇到将引起分支转移的指令为止。分支转移指令的典型示例有 call 、 return 和 jump 。 • go 命令让系统继续正常执行。一直执行到遇到断点为止（如果已应 用了一个断点的话）。 • reboot 命令立刻重新引导系统。它并没有彻底关闭系统，因此结果是 不可预测的。 • ll 命令以地址、偏移量和另一个 KDB 命令作为参数。它对链表中的 每个元素反复执行作为参数的这个命令。所执行的命令以列表中当前 元素的地址作为参数。
KDB 命令举例
• 将其编译成名为getpid的执行文件”gcc –o getpid <路径 >/getpid.c”, 我们使用KDB来产看它进入内核后的执行路 径。 • 激活KDB (按下pause键，当然你必须已经给内核打了 KDB补丁);设置内核断点 “bp sys_getpid” ;退出kdb “go”; 然后执行./getpid 。瞬间，进入内核调试状态,执行路径停 止在断点sys_getpid处。 • 在KDB>提示符下，执行bt命令观察堆栈，发现调用的嵌 套路径，可以看到在sys_getpid是在内核函数system_call 中被嵌套调用的。 • 在KDB>提示符下，执行rd命令查看寄存器中的数值，可 以看到eax中存放的getpid调用号——0x00000014(=20). • 在KDB>提示符下，执行ssb（或ss）命令跟踪内核代码执 行路径,可以发现sys_getpid执行后，会返回system_call 函数，然后接者转入ret_from_sys_call例程。
激活 KDB
• 通过在引导期间将 kdb=on (off)标志传递给 内核或者通过在挂装了 /proc 之后执行该工 作：#echo "1" >/proc/sys/kernel/kdb (#echo “0" >/proc/sys/kernel/kdb) • kdb=early标志将导致在引导过程的初始阶 段就把控制权传递给 KDB。如果您需要在 引导过程初始阶段进行调试，那么这将有 所帮助。 • 启动： PAUSE键
KDB
• 准备工作 您将需要下载并应用两个补丁。一个是 “公共的”补丁，包含了对通用内核代码 的更改，另一个是特定于体系结构的补丁。 例如，在运行 2.6.6内核的 x86 机器上，您 会需要 kdb-v4.3-2.6.6-common-1.bz2 和 kdb-v4.3-2.6.6-i386-1.bz2
GDB
• 在编译时选择-g选项 • gdb的启动 gdb program-name or gdb 启动后执行file program-name or gdb program-name corefile-name • 常用命令：file list next step run quit watch break make shell print disable delete continue
KDB 命令
• 内存显示和修改 • 这一类别中最常用的命令是 md 、 mdr 、 mm 和 mmW 。 • md 命令以一个地址／符号和行计数为参数，显示从该地 址开始的 line-count 行的内存。如果没有指定 line-count ， 那么就使用环境变量所指定的缺省值。如果没有指定地址， 那么 md 就从上一次打印的地址继续。地址打印在开头， 字符转换打印在结尾。 • mdr 命令带有地址／符号以及字节计数，显示从指定的地 址开始的 byte-count 字节数的初始内存内容。它本质上和 md 一样，但是它不显示起始地址并且不在结尾显示字符 转换。 mdr 命令较少使用。 • mm 命令修改内存内容。它以地址／符号和新内容作为参 数，用 new-contents 替换地址处的内容。 • mmW 命令更改从地址开始的 W 个字节。请注意， mm 更改一个机器字。