PowerPoint Presentation

Transcription

1 EWARM を用いた Cortex-M デバッグテクニック September 2016 IAR Systems K.K. FAE Team

2 本ドキュメントについて 目的 Cortex-M シリーズには優れたデバッグ機能が搭載されている 各機能を理解し ARM 用統合開発環境 ARM 用 IAR Embedded Workbench (EWARM) を用いて 効率的なデバッグテクニックを習得する 内容 ARM Cortex-MのCoreSight Cortex-Mの基本的なデバッグ機能 Cortex-M3/4 M7のSWOトレース機能 Cortex-M3/4 M7のETMトレース機能 コネクタ詳細は STM32 デバッグのための ICE コネクタガイド を参照 本ドキュメントは 2015 年 4 月現在の IAR システムズ Web サイト ST 社 Web サイト および EWARM バージョン を元に作成しています 2

3 IAR SYSTEMS A LEADING GLOBAL VENDOR 168 Employees with HQ in Uppsala, Sweden Listed in Stockholm/Nasdaq R&D investment 32% of revenue 32 years in the industry 24 hour technical support in 13 languages Uppsala Munich Sao Paulo Tokyo Seoul Shanghai London Paris San Francisco Dallas Boston Los Angeles +Distributor representation in 43 countries Stability and growth Licenses # (000 s) Operating Margin % License # Operating Margin 0

4 ARM Cortex-M の CoreSight

5 Cortex-M の CoreSight テクノロジ Cortex-M マイコンには 様々なデバッグ機能とインタフェースが搭載 DWT 4 watchpoints PC sampler ETM trigger interrupt trace CPU statistics FPB 6 breakpoints ITM software trace 32 channels time stamping ETM instruction trace DAP live core access JTAG SWD/SWO trace port 5

6 Cortex-M の CoreSight テクノロジ Cortex-M のデバッグピンは デバッグ制御用とトレース用がある 名称接続 ICE 基本機能特徴 デバッグ制御 JTAG SWD TMS TCK TDO TDI nreset TMS TCK TDO TDI nreset SWDIO SWDCLK SWO - nreset SWDIO SWDCLK SWO - nreset I-jet I-jet Trace ST-LINK I-jet I-jet Trace ST-LINK ディジーチェーン可能 ( 低速 )printf デバッグ 必要 PIN 数 : 最小 (2 本 ) ( 低速 )printf デバッグ SWV トレースが可能 Cortex-M では SWD が主流 M0,M3/4,M7 M0,M3/4,M7 名称接続 ICE 方式特徴 トレース機能 SWV ETM TMS TCK TDO TDI nreset CLK D0 D1 D2 D3 SWDIO SWDCLK SWO - nreset 1,2,4 本から選択 I-jet I-jet Trace ST-LINK I-jet Trace サンプリング 分岐トレース ( 実行 ) パソコンにリアルタイム転送 ( 高速 )prinf デバッグ ピン数 :1 データ欠落可能性 大 様々なデータ出力 ICEのメモリに保存 ブレーク時にパソコンに転送 対応しているかはCPU 依存 データ欠落可能性 小 データ線の本数に依存する M3/4,M7 M3/4,M7 ( 注意点 ) 実装により機能が外されることがあります 6

7 JTAG/SWD 接続で実現する基本デバッグ

8 JTAG/SWD 接続で実現する基本デバッグ CoreSight テクノロジを活用し 様々なデバッグが実現可能 実行制御 停止 実行 ステップ実行 ブレークポイント コードブレークポイント データブレークポイント ベクタキャッチ 接続方式はソフト的に切り替え可能 表示 変数 メモリ レジスタ 8

9 基本デバッグ : 実行制御 デバッグ画面のアイコンあるいは メニュー ショートカットで制御 デバッグの終了 リセット 実行 ステップアウトステップイン ステップオーバブレーク カーソルまで実行 次のステートメント 9

10 基本デバッグ : ブレークポイント ブレークポイントはコアにより 対応する数が異なる Flash メモリに対しコードブレークを設定 RAM メモリに対しコードブレークを設定 静的変数のアドレスアクセスに対し ブレークを設定 ハードウェアブレークポイント ソフトウェアブレークポイント データブレーク Cortex-M0/M Cortex-M3/M4 6 4 Cortex-M7 8 4 クリックで設置もう一度クリックで解除 10

11 基本デバッグ : ブレークポイント データブレークポイントで データ異常を検知 静的変数を右クリックし データブレークポイントを設定 変数へのアクセスでブレーク 表示 > ブレークポイントで右クリック > 編集リード ライトアクセス指定可能 11

12 基本デバッグ : ブレークポイント ICE によっては ベクタテーブルにブレークポイントを設置できる リセットイベント発生 12

13 新機能 : フラッシュブレークポイント EWARM7.60 から フラッシュメモリに配置するブレークポイントを無制限に拡張する機能が追加 I-jet のみ 該当行で右クリックして ブレークポイントの切り替え (Flash) リリースノートのデバイスサポートで対応を確認 13

14 基本デバッグ : 表示機能 基本的な変数ウォッチ以外にも多くの表示機能を使用可能 ウィンドウ 更新タイミング 観測対象 の選択 観測可能なもの オート C-SPY 停止時自動実行近くの文や式にある変数や式 ローカル C-SPY 停止時自動現在の関数のローカル変数および引数 静的 C-SPY 停止時自動静的変数ただし volatile 変数は除く ウォッチ C-SPY 停止時 人手 C-SPY 式や変数値をモニタ可能 配列 / 構造体 / 共用体は展 開可能 シンボル C-SPY 停止時自動静的な位置情報を持つ変数 関数などすべて表示 メモリ C-SPY 停止時 or 今すぐ更新 or ライブ更新 自動 メモリ上の値 スタック C-SPY 停止時自動スタック レジスタ C-SPY 停止時自動 CPU レジスタ / 周辺レジスタ クイック 再評価ボタン or 式の入力 人手 C-SPY マクロ 関数 C-SPY 式や変数や式などを評価可能 ライブ 実行時 ( サンプリング *1) 人手 特定のアドレスに配置された変数 ( ローカル変数のようにスタック上の変数は観測不可 ) 14

15 基本デバッグ : 表示機能 ライブウォッチやメモリは 実行を停めずに更新可能 変数値を実行しながら観測可能 メモリ画面でもライブ機能が利用可能 ツール > オプションデバッガから更新間隔を設定 デフォルト 1000m 秒 15

16 基本デバッグ : 表示機能 レジスタからサイクルカウンタの確認可能 ニ点間処理速度計測 表示 > レジスタ >CPU レジスタ CYCLECOUNTER 64bit の起動からのサイクル数 書き込み可能 CCTIMER1 / CCTIMER2 CYCLECOUNTER のソフト拡張任意に書き込み可能 2,742,812, = 2,742,812,373 CCSTEP 前回表示 ( ブレーク ) 時からの経過サイクル数 前回 CYCLECOUNTER CCSTEP 現在 CYCLECOUNTER 16

17 Cortex-M3/4 M7 の SWO トレース機能

18 SWD+SWO を使用して トレース実現 SWD 経由で機能を有効にすることで SWO から様々なデータを取得可能 M3/M4,M7 のみ対応 SWO トレース 割込みログ データログ イベントログ 高速 printf JTAG 接続では SWO ピンを他の用途で使用するため SWO は使えない 18

19 SWO トレース 定期的にプログラムカウンタを取得し 簡易トレース実現 [ICE] > SWO トレース サイクルカウンタ 実行アドレス 実行命令 数百から数千サイクルに一度プログラムカウンタを取得 CPU オーバヘッドなし 19

20 割込みログ 各種割込みの 開始 終了を自動的にログ収集 [ICE] > 割込みログ 発生時間割込み名 In / Out 終了するまでの処理時間 CPU オーバヘッドなし 20

21 データログ 指定した静的変数 (M3/M4 は最大 4 つ ) へのアクセスログを生成 [ICE] > データログ 発生時間 実行アドレス データの値 変数のアドレス 表示 > ブレークポイントから右クリック > 編集で設定可能 CPU オーバヘッドなし 21

22 イベントログ (1/2) 専用コードを記述することで コードの実行履歴を取得可能 arm_itm.h をインクルード 一つ目の引数 : チャンネル (1-4) 二つ目の引数 : 任意の値 ( 変数も可 ) サイクル程度の CPU オーバヘッド 22

23 イベントログ (2/2) 専用コードを記述することで コードの実行履歴を取得可能 発生時間 実行アドレス チャンネル1のデータの値データの値 チャンネル 2 のデータの値 23

24 高速 printf (1/2) SWO の ITM ポート 0 を使って printf 出力可能 stdio.h を include インタフェースは SWD 固定になる stdout を SWO 経由に指定 printf 自体のオーバヘッドは大きい 24

25 高速 printf (2/2) SWO の ITM ポート 0 を使って printf 出力可能 表示 > ターミナル I/O を開いて実行 stdout をセミホスティング経由に指定すると JTAG/SWD で printf 出力 JTAG も選択可能 25

26 Cortex-M3/4 の ETM トレース機能

27 Cortex-M3/4 の ETM トレース機能 JTAG/SWD とは別に 専用 TRACE ポートから実行履歴データを取得 取得データを元に解析 表示 ETM トレース ETM トレース設定 関数トレース 関数プロファイラ コードカバレッジ MCU からの出力 27

28 Cortex-M3/4 の ETM トレース機能 ETM トレース対応 ICE(I-jet Trace など ) の内蔵メモリにトレースデータを蓄積し デバッグ停止時に PC に転送 ICE 内蔵メモリにトレースデータを蓄積 トレースデータ 28

29 ETM トレース 実行の開始から停止までのトレースデータを取得 有効化 アドレス 命令 命令モード (Thumb 固定 ) 29

30 関数トレース ETM トレースの結果を 関数 In/Out で解析表示 有効化 関数の開始アドレス 関数の実行 命令モード (Thumb 固定 ) 30

31 関数プロファイラ 関数ごとの呼び出し回数および コードの実行時間を表示 有効化 関数名 関数の呼び出し回数 関数自体の実行時間 全トレースデータ内の割合 関数から呼ぶ内部関数も含めた実行時間 全トレースデータ内の割合 31

32 コードカバレッジ アプリケーション内の各関数のコード実行率を表示 クリックで展開 有効化 緑 :100% 実行 赤 :0% 実行 32

33 まとめ

34 まとめ Cortex-M ベースのデバイスには 強力なデバッグモジュールが搭載されている CPU 停止時の表示系には 解析につながる様々なウィンドウが用意されている SWO トレースを応用することで リアルタイム系の解析が可能となる クリティカルなトラブルや 統計には ETM トレースが有効な解決手段となる 34

35 本資料について

36 本資料取り扱い上の注意 本資料は 2015 年 4 月 1 日時点の情報を基に作成されており 将来変更の可能性のあるものです あわせてご紹介する設定や機能に関連して 動作保証をお約束するものではございませんので ご了承ください 本資料で提供している情報は ご利用されている方のご判断 責任においてご使用ください 提供した情報に関連して ご利用される方が不利益等を被る事態が生じたとしても 弊社及び執筆者は一切の責任を負いかねますので ご了承ください 本資料の内容に関する弊社または各社へのお問合せはご遠慮ください 本資料及びデータの再配布 無断転用 転載等はご遠慮ください 36

37 商標について IAR Systems, IAR Embedded Workbench, C-SPY, C-RUN, C-STAT, visualstate, Focus on Your Code, IAR KickStart Kit, I-jet, I-scope, IAR, および IAR Systems のロゴタイプは IAR Systems AB が所有する商標または登録商標です ARM および Cortex は ARM Limited( またはその子会社 ) の EU またはその他の国における登録商標です CoreSight は ARM Limited( またはその子会社 ) の EU またはその他の国における商標です All rights reserved. STM32 は ST マイクロエレクトロニクスの登録商標です その他 本資料中の製品名やサービス名は全てそれぞれの所有者に属する商標または登録商標です 37