通过点亮LED的方法调试嵌入式代码

作者:wowo 发布于:2016-6-12 22:10 分类:软件开发

1. 前言

在软件开发的过程中,debug(调试)是一个很重要的事情,因为没有百分之百正确的代码,一旦结果不符合预期,我们需要知道问题出在哪里了。

在PC环境下开发应用程序,我们不需要太操心,因为有各式各样的模拟器、调试器可供使用,我们可以追踪到每一行代码的执行过程和执行结果,找出问题只是时间问题而已。但在嵌入式环境下,就有些麻烦了,能用的手段,无外乎两种:

1)使用硬件仿真器定位问题。

2)使用日志输出定位问题。

对嵌入式工程师(特别是linux工程师)而言,鉴于使用硬件仿真器的诸多不便(成本高,无法保证人手一个;硬件连接复杂,需要预留特定接口;使用不方便;等等),日志输出几乎成为必备且唯一的debug手段。但是,总会有例外:

系统刚刚启动,在日志输出的通道(通常是UART接口)ready之前,怎么debug?

在不得不使用仿真器之前,我们还有一个简单的方法,就是点LED灯,本文将结合“X Project”“【任务2】启动到u-boot command line”实现的过程,对这个方法进行简单的介绍和总结。

2. 思路

从本质上讲,软件debug最高效的手段,是良好的设计、优秀的编码、细致的代码检查,当然,百密总有一疏。但大多数时候,我们只要能找到出现问题的大概位置,再辅以代码的检查,就可以百分之九十九的解决问题,这也是通过日志输出的方法定位问题的基本逻辑。

因此,在日志输出通道ready之前,我们也可以使用同样的思路,借助LED灯,实现问题的定位。大致思路如下:

1)如果系统只有一个LED灯,可以在代码中,正确执行某一个步骤之后,点亮LED,以此类推,一步一步检查代码执行的正确与否(其实“X Project”“【任务1】启动过程-Boot from USB”就是借用了这个思路)。

2)当然,如果系统有多个LED,例如四个,我们可以将这四个LED编码成一个4bit的数字(0~15),这样就可以表示更多的状态,下面是“X Project”基于bubblegum-96平台,实现的一个简单的接口(代码逻辑很简单,我就不解释了):

/* https://github.com/wowotechX/u-boot/blob/x_integration/board/actions/bubblegum/board.c */

/*
 * A simple debug function for early debug, in which,
 * we use four LEDs to display sixteen debug codes, from 0 to 15.
 * Using it, we can know, at least roughly, at where out code is run.
 */
void bubblegum_early_debug(int debug_code)
{
	uint8_t val;

	val = debug_code & 0x1;
	setbits_le32(GPIOA_OUTEN, 1 << DEBUG_LED0_GPIO);
	clrsetbits_le32(GPIOA_OUTDAT, 1 << DEBUG_LED0_GPIO,
			val << DEBUG_LED0_GPIO);

	val = (debug_code >> 1) & 0x1;
	setbits_le32(GPIOA_OUTEN, 1 << DEBUG_LED1_GPIO);
	clrsetbits_le32(GPIOA_OUTDAT, 1 << DEBUG_LED1_GPIO,
			val << DEBUG_LED1_GPIO);

	val = (debug_code >> 2) & 0x1;
	setbits_le32(GPIOF_OUTEN, 1 << DEBUG_LED2_GPIO);
	clrsetbits_le32(GPIOF_OUTDAT, 1 << DEBUG_LED2_GPIO,
			val << DEBUG_LED2_GPIO);

	val = (debug_code >> 3) & 0x1;
	setbits_le32(GPIOF_OUTEN, 1 << DEBUG_LED3_GPIO);
	clrsetbits_le32(GPIOF_OUTDAT, 1 << DEBUG_LED3_GPIO,
			val << DEBUG_LED3_GPIO);
}

3. 一个例子

利用上面的debug接口,在调试串口驱动的时候,发挥了很大的作用,如下:

/* https://github.com/wowotechX/u-boot/blob/x_integration/drivers/serial/serial_owl.c */

extern void bubblegum_early_debug(int debug_code);
static int owl_serial_probe(struct udevice *dev)
{
	/* only for UART2, TODO */
	bubblegum_early_debug(4);

	/* pinmux */
	setbits_le32(MFP_CTL2, 1 << 22);

	bubblegum_early_debug(5);

	/* device clock enable */
	setbits_le32(CMU_DEVCLKEN1, 1 << 8);

	bubblegum_early_debug(6);

	/* reset de-assert */
	setbits_le32(CMU_DEVRST1, 1 << 7);

	bubblegum_early_debug(7);

	/* set default baudrate and enable UART */
	owl_serial_setbrg(dev, 115200);
	
	/* enable uart */
	setbits_le32(UART2_BASE + UART_CTL, UART_CTL_EN);

	bubblegum_early_debug(8);
	return 0;
}

串口驱动编写好之后,发现系统会死在owl_serial_probe中,于是添加了一系列的"点灯"操作,发现最后停留在“bubblegum_early_debug(5); ”上面(LED2和LED0亮),于是就可以确定这条语句出了问题:

setbits_le32(CMU_DEVCLKEN1, 1 << 8);

经过仔细检查,发现CMU_DEVCLKEN1寄存器定义错了(可能是抄Action的代码笔误了)。

4. 总结

步骤很简单,之所以要写一篇文章,是想告诉大家,嵌入式开发其实挺简单的,只要有足够的细心和耐心,一切皆有可能。

 

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标签: debug LED

评论:

misakmm20001
2016-06-23 23:39
就算是CMU_DEVCLKEN1写错地址 应该也不会是死在probe里吧?最多就是串口不工作吧?写到别的地址 系统能挂?
wowo
2016-06-24 08:50
@misakmm20001:现在很多SOC,为了省电,总线设备的寄存器访问是分开控制的,如果指定的模块没有上电,或者处于reset状态,寄存器访问时不会产生寻址时钟,会导致总线直接拉死。
zack
2016-06-13 21:31
真是倍感親切的debug方法。
不過,這年頭要找工作的話,還是得搬些gdb, core dump,反組譯之類的東西出來才行lol
wowo
2016-06-13 22:20
@zack:lol你說的太對了。不過說實話,工作那麼多年,也就是剛畢業那會兒用過幾次模擬器(trace等),至於gdb,說實話,基本沒有用過。大多數時候,printf/printk都能對付了~~
qdzhaox
2016-06-13 13:14
指示灯的作用

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