STM32 在 Keil 环境下如何使用 Cm_Backtrace进行错误追踪

开发 前端
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。

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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。

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

 

紧接着,我们来看下 cm_backtrace的源代码:

image-20210306101659128

 

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

 

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

 

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

 

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

 

 

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

 

更改了宏之后,我们再来编译代码,编译结果如下所示:

image-20210306103729814

 

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

 

继续编译,看到还有一个错误信息,编译结果如下所示:

image-20210306104005145

 

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

 

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:

  1. #include "stm32f10x.h" 
  2. #include "bsp_usart.h" 
  3. #include <cm_backtrace.h> 
  4.  
  5. #define HARDWARE_VERSION               "V1.0.0" 
  6. #define SOFTWARE_VERSION               "V0.1.0" 
  7.  
  8. extern void fault_test_by_div0(void); 
  9.  
  10. /** 
  11.   * @brief  主函数 
  12.   * @param  无 
  13.   * @retval 无 
  14.   */ 
  15. int main(void) 
  16. {     
  17.   /*初始化USART 配置模式为 115200 8-N-1,中断接收*/ 
  18.   USART_Config(); 
  19.  
  20.   /* CmBacktrace initialize */ 
  21.   cm_backtrace_init("CmBacktrace", HARDWARE_VERSION, SOFTWARE_VERSION); 
  22.  
  23.   fault_test_by_div0(); 
  24.  
  25.   while(1) 
  26.   {     
  27.   }     

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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。

责任编辑:武晓燕 来源: wenzi嵌入式软件
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