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STM32 在 keil 环境下如何使用 cm_backtrace进行错误追踪
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STM32 在 keil 环境下如何使用 cm_backtrace进行错误追踪
STM32
wenzi 嵌入式软件
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发布时间: 2021-03-15
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# 引言 我们在平常使用`STM32`单片机的时候,往往会碰到程序跑飞的情况,出现`hard_fulat`等错误,而我们在定位错误的时候,采用的方法往往是连上仿真器,一步一步单步调试,定位到具体的错误代码,再去猜测、排除、推敲错误原因,这样一个过程很是痛苦,而且在实际情况中,很多产品真机调试时必须断开仿真器或者说,问题确实存在,但是极难出现,所以在基于这样一个问题背景下,RTT 的大佬`armink`开发了一个基于 `ARM Cortex-M`系列的 `MCU`错误追踪库,用于帮助开发者解决上述问题。 ## CmBacktrace 的作用及适用平台 首先,`CmBacktrace` 是一款针对于 ARM Cortex-M 系列 MCU 的错误代码自动追踪、定位、错误原因自动分析的开源库,它所支持的错误包括: - 断言(assert) - 故障 - Hard Fault, Memory Management Fault, Bus Fault, Usage Fault, Debug Fault 支持裸机以及以下操作系统平台: - RT-Thread - UCOS - FreeRTOS 适配 `Cortex-M0/M3/M7 MCU`,支持`IAR、KEIL、GCC`编译器,能够达到的效果是:**故障原因自动诊断,自动分析故障原因,定位发生故障代码位置,输出错误现场的函数调用栈**。 > 更加详细的说明可以访问 `armink` 大佬的 `gitee `仓库,有相关源码和文档说明,顺带给颗星~ > > `gitee`链接:https://gitee.com/Armink/CmBacktrace ## 移植 当前笔者所使用的平台是 `keil 5`,所使用的控制器是 `STM32F103`,我们准备一个具备串口功能的工程,工程结构如下所示: ![image-20210306101326283](https://gitee.com/wenzi_D/images4mk/raw/master/image-20210306101326283.png) 紧接着,我们来看下 `cm_backtrace`的源代码: ![image-20210306101659128](https://gitee.com/wenzi_D/images4mk/raw/master/image-20210306101659128.png) 上述中,`cm_backtrace`文件夹中存放的是源代码,我们需要将其全部复制到我们的工程目录,`demos`是使用的例子,里面分为有操作系统和无操作系统两种类型,然后`tools`存放的是工具,用命令行的形式来分析代码错误的工具,将相关文件复制到工程目录之后工程目录下的文件如下所示: ![image-20210306102410525](https://gitee.com/wenzi_D/images4mk/raw/master/image-20210306102410525.png) 然后,我们将相关文件添加至工程中,下面是添加之后的工程文件: ![image-20210306102815766](https://gitee.com/wenzi_D/images4mk/raw/master/image-20210306102815766.png) 同时应该添加相关头文件路径,添加的头文件路径如下所示: ![image-20210306102919999](https://gitee.com/wenzi_D/images4mk/raw/master/image-20210306102919999.png) 至此,`cm_backtrace`的源代码就添加完了,我们来编译一下。编译结果如下所示: ![image-20210306103031890](https://gitee.com/wenzi_D/images4mk/raw/master/image-20210306103031890.png) 可以发现有很多错误,这是因为我们的相关宏还没有打开,我们以照源码中的说明文档中的一个表,在 `cmb_def.h`中依次打开对应的宏,表如下所示: | 配置名称 | 功能 | 备注 | | :---------------------------- | :----------------------- | :-------------------------- | | cmb_println(...) | 错误及诊断信息输出 | 必须配置 | | CMB_USING_BARE_METAL_PLATFORM | 是否使用在裸机平台 | 使用则定义该宏 | | CMB_USING_OS_PLATFORM | 是否使用在操作系统平台 | 操作系统与裸机必须二选一 | | CMB_OS_PLATFORM_TYPE | 操作系统平台 | RTT/UCOSII/UCOSIII/FREERTOS | | CMB_CPU_PLATFORM_TYPE | CPU平台 | M0/M3/M4/M7 | | CMB_USING_DUMP_STACK_INFO | 是否使用 Dump 堆栈的功能 | 使用则定义该宏 | | CMB_PRINT_LANGUAGE | 输出信息时的语言 | CHINESE/ENGLISH | 更改之后的代码如下所示: ![image-20210306103649154](https://gitee.com/wenzi_D/images4mk/raw/master/image-20210306103649154.png) 更改了宏之后,我们再来编译代码,编译结果如下所示: ![image-20210306103729814](https://gitee.com/wenzi_D/images4mk/raw/master/image-20210306103729814.png) 提示要开启`c99`编译模式,我们在`keil`中设置,设置方式如下所示: ![image-20210306103831859](https://gitee.com/wenzi_D/images4mk/raw/master/image-20210306103831859.png) 继续编译,看到还有一个错误信息,编译结果如下所示: ![image-20210306104005145](https://gitee.com/wenzi_D/images4mk/raw/master/image-20210306104005145.png) 这是因为`cmb_fault.S`中使用汇编定义了 `HardFault_Handler`函数,而在原本工程中,`stm32f10x_it.c`中已经定义了 `HardFault_Handler`,我们将`stm32f10x_it.c`中的`HardFault_Handler`注释掉,代码如下所示: ![image-20210306104326301](https://gitee.com/wenzi_D/images4mk/raw/master/image-20210306104326301.png) 现在编译就可以通过了。 ## 测试 移植完之后,我们现在来测试一下,在单片机中除0造成的错误如何检查出来,我们在主函数中添加如下所示的代码: ```c #include "stm32f10x.h" #include "bsp_usart.h" #include
#define HARDWARE_VERSION "V1.0.0" #define SOFTWARE_VERSION "V0.1.0" extern void fault_test_by_div0(void); /@@** * @brief 主函数 * @param 无 * @retval 无 */ int main(void) { /@@*初始化USART 配置模式为 115200 8-N-1,中断接收*/ USART_Config(); /@@* CmBacktrace initialize */ cm_backtrace_init("CmBacktrace", HARDWARE_VERSION, SOFTWARE_VERSION); fault_test_by_div0(); while(1) { } } ``` 将程序烧录单片机,通过串口调试助手观查输出的信息: ![image-20210306105316179](https://gitee.com/wenzi_D/images4mk/raw/master/image-20210306105316179.png) 我们可以看到输出信息显示了当前用法错误是:企图除 0 操作,并给出了相关寄存器信息,但是我们还不知道出现错误的代码在哪一行,这个时候,就需要使用到前文所说的`tools`文件夹下的工具,`addr2line`工具。在使用这个工具的时候,需要知道当前工具输出的可执行文件的名字,我们打开`keil`,信息如下所示: ![image-20210306105719377](https://gitee.com/wenzi_D/images4mk/raw/master/image-20210306105719377.png) 然后,我们找到 `cm_backtrace`文件夹下的`tools`工具,将其复制到`USART.axf`所在的目录,复制之后的文件夹目录如下所示: ![image-20210306110017993](https://gitee.com/wenzi_D/images4mk/raw/master/image-20210306110017993.png) 在当前文件夹下打开 `cmd`窗口,然后运行`addr2line -e USART.axf -a -f 08001844 0800189a `,在这里提一下打开 `cmd`的方法,按住`Shift`键,然后右键,打开`Powershell` ![image-20210306110527928](https://gitee.com/wenzi_D/images4mk/raw/master/image-20210306110527928.png) 打开的 `Powershell`如下所示,并在`Powershell`中输入`start cmd`打开`cmd`窗口,然后在`cmd`窗口输入`addr2line -e USART.axf -a -f 08001844 0800189a `,结果如下所示: ![image-20210306110839097](https://gitee.com/wenzi_D/images4mk/raw/master/image-20210306110839097.png) 可以看到错误信息是`fault_test.c`的`38`行,我们打开源代码查看: ![image-20210306111229605](https://gitee.com/wenzi_D/images4mk/raw/master/image-20210306111229605.png) 可以看到确实是38行,问题分析正确。 # 小结 这就是本期分享的所有内容了,工欲善其事,必先利其器这话还是很有道理,学会使用各种分析工具也能够加快我们的开发进度,帮助我们更快更好地解决问题。
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