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Part 0 開發(fā)工具安裝
Part 1 編譯環(huán)境搭建
Part 2 調(diào)試環(huán)境搭建

VSCode下搭建 ARM Cortex-M 開發(fā)環(huán)境 -- Part 2 調(diào)試環(huán)境搭建

前言

本章旨在記錄如何在VSCode搭建DEBUG環(huán)境，具體包含以下幾個部分：

調(diào)試所需基礎(chǔ)環(huán)境

運行OpenOCD

在VSCode下創(chuàng)建task運行OpenOCD(可選)

在VSCode下創(chuàng)建task編譯工程(可選)

在VSCode下添加GDB配置

在VSCode下使用GDB調(diào)試程序

調(diào)試所需基礎(chǔ)環(huán)境

程序是如何被調(diào)試的？
如下圖所示，使用GDB調(diào)試目標系統(tǒng)需要滿足以下條件：

gdb-with-gdb-server.png
1. PC端得運行GDB程序
  GDB程序可以在Termianl中運行，也可以在IDE中運行GDB。GDB程序運行以后，用戶可以通過下GDB command去調(diào)試目標系統(tǒng)
2. PC端還得運行GDB Server
  GDB Server起到承上啟下的作用：
  1）通過TCP/IP Port與GDB程序通信，GDB Server接受來自GDB的命令
  2）GDB Server 通過USB控制Debugger，讓Debugger執(zhí)行GDB命令對應(yīng)的動作
3. 連接Debugger
  Debugger收到GDB的命令，通過JTAG去Access CPU的Debug uint
4. CPU的Debug uint
  CPU中的Debug uint實現(xiàn)各種Debug event, 例如Instruction Breakpiont, Data Breakpoint，單步執(zhí)行等
VSCode下debug架構(gòu)
VSCode下debug架構(gòu)與上圖中各個組件一一對應(yīng)的話：
- VSCode 對應(yīng)著 IDE
- GDB 對應(yīng)著 arm-none-eabi-gdb
- GDB Server 對應(yīng)著 OpenOCD
- Debug Probe 對應(yīng)著 ST-Link
- Microcontroller 對應(yīng)著 STM32F429 chip

運行OpenOCD

運行OpenOCD是為了在PC上有GDB server在運行。有了GDB Server，arm-none-eabi-gdb才能夠控制ST-Link

在Project的tools文件夾下創(chuàng)建openocd_settings文件夾

創(chuàng)建openocd_settings文件夾.png
復(fù)制{OpenOCD PATH}\openocd-0.10.0\tcl 下的 mem_helper.tcl 到 {Project PATH}\tools\openocd_settings下

mem_helper.tcl.png

{Project PATH}\tools\openocd_settings下mem_helper.tcl.png
復(fù)制{OpenOCD PATH}\openocd-0.10.0\tcl\target 下的 swj-dp.tcl 到 {Project PATH}\tools\openocd_settings下

swj-dp.tcl.png

{Project PATH}\tools\openocd_settings\swj-dp.tcl.png
復(fù)制{OpenOCD PATH}\openocd-0.10.0\tcl\interface 下的 stlink-v2-1.cfg 到 {Project PATH}\tools\openocd_settings下

stlink-v2-1.cfg.png

tools\openocd_settings\stlink-v2-1.cfg.png
復(fù)制{OpenOCD PATH}\openocd-0.10.0\tcl\target 下的 stm32f4x.cfg 到 {Project PATH}\tools\openocd_settings下

stm32f4x.cfg.png

tools\openocd_settings\stm32f4x.cfg.png
按照下圖修改{Project PATH}\tools\openocd_settings\stm32f4x.cfg
把 source [find target/swj-dp.tcl] 替換為 source [find tools/openocd_settings/swj-dp.tcl]
把 source [find mem_helper.tcl] 替換為 source [find tools/openocd_settings/mem_helper.tcl]

修改stm32f4x.cfg.png
把開發(fā)板連上電腦，在VSCode的Terminal下執(zhí)行如下命令, 即可發(fā)現(xiàn)openocd已經(jīng)成功connect上ST-link了

openocd -f tools/openocd_settings/stlink-v2-1.cfg -f tools/openocd_settings/stm32f4x.cfg

openocd connect ST-link.png

至此，openocd已經(jīng)成功運行，并且可以成功connect上ST-Link了。

在VSCode下創(chuàng)建task運行OpenOCD

在每次debug之前首先得讓openocd成功運行并且connect上板子。但是，每次都要在Termianl輸入command實在太麻煩了，不如在創(chuàng)建個VSCode Task幫我們做這事：

在VSCode界面下，單擊“任務(wù)”，選擇“配置任務(wù)”
在task.json下 創(chuàng)建一個名為 "openocd" 的 task, 代碼如下：

{
    // See https://go.microsoft.com/fwlink/?LinkId=733558
    // for the documentation about the tasks.json format
    "version": "2.0.0",
    "tasks": [
        {
            "label": "openocd",
            "type": "shell",
            "command": "openocd -f tools/openocd_settings/stlink-v2-1.cfg -f tools/openocd_settings/stm32f4x.cfg",
        }
    ],
}

按F1 顯示命令，輸入 “Tasks: Run Task”,然后回車，選擇“openocd”，然后一路回車。即可讓VSCode 創(chuàng)建一個task去運行openocd連接ST-Link了

運行openocd task.png

在VSCode下創(chuàng)建task編譯工程(可選)

在每次debug之前可能需要重新編譯程序。但是，每次都要在Termianl輸入make clean 和 make 實在太麻煩了，不如在創(chuàng)建個VSCode Task幫我們做這事：

在tools文件夾下創(chuàng)建build.py

import subprocess
import os

if __name__ == '__main__':
    # subprocess.run(["pwd"])
    subprocess.run(["echo", "building...."])
    subprocess.run(["make", "clean"])
    subprocess.run(["make"])

build.py.png

在VSCode界面下，單擊“任務(wù)”，選擇“配置任務(wù)”
在task.json下 創(chuàng)建一個名為 "build" 的 task, 代碼如下：

{
    // See https://go.microsoft.com/fwlink/?LinkId=733558
    // for the documentation about the tasks.json format
    "version": "2.0.0",
    "tasks": [
        {
            "label": "openocd",
            "type": "shell",
            "command": "openocd -f tools/openocd_settings/stlink-v2-1.cfg -f tools/openocd_settings/stm32f4x.cfg",
        },
        {
            "label": "build",
            "type": "shell",
            "command": "python",
            "args": [
                "tools/build.py"
            ]            
        }
    ],
}

按F1 顯示命令，輸入 “Tasks: Run Task”,然后回車，選擇“build”，然后一路回車。即可讓VSCode 創(chuàng)建一個task去編譯程序了

運行build task.png

在VSCode下添加GDB配置

在VSCode界面下，單擊“調(diào)試”，選擇“添加配置”
在launch.json 添加如下ARM Debug配置

{
    "version": "0.2.0",
    "configurations": [
        
        {
            "name": "ARM Debug",
            "type": "cppdbg",
            "request": "launch",
            "miDebuggerPath": "E:\\ARM\\gcc-arm-none-eabi\\bin\\arm-none-eabi-gdb.exe",
            "targetArchitecture": "arm",
            "program": "${workspaceRoot}\\out\\HAL_demo.elf",
            "setupCommands": [
                {
                    "text": "file 'E:/STMicroelectronics/workspace/stm32f429/projects/HAL_demo/out/HAL_demo.elf'"
                },
                {
                    "text": "target remote localhost:3333"
                },
                {
                    "text": "monitor reset"
                },
                {
                    "text": "monitor halt"
                },
                {
                    "text": "load"
                }
            ],
            "preLaunchTask": "build",
            "launchCompleteCommand": "None",
            "externalConsole": true,
            "cwd": "${workspaceRoot}"
        }
    ]
}

注意事項：

"miDebuggerPath": "E:\ARM\gcc-arm-none-eabi\bin\arm-none-eabi-gdb.exe" 替換為您本地的 arm-none-eabi-gdb.exe路徑
"program": "${workspaceRoot}\out\HAL_demo.elf" 替換為您Project的elf文件名稱和路徑
"file 'E:/STMicroelectronics/workspace/stm32f429/projects/HAL_demo/out/HAL_demo.elf'" 替換為您Project的elf文件名稱和路徑
ARM Debug配置中有設(shè)置 preLaunchTask 為 “build”（必須與前面創(chuàng)建的build task同名）。這樣做的目的是為了：每次debug時都會重新Build Project。如果每次Debug時不需要重新Build Project, mask掉這行即可

在VSCode下使用GDB調(diào)試程序

上面步驟完成以后，我們可以正式開始調(diào)試前一章節(jié)編譯出來的可執(zhí)行文件了。

運行"openocd" task, 確保openocd成功運行并且連接上ST-Link

運行"openocd" task.png
按下F5進入到VSCode Debug界面

進入Debug界面.png
在程序某處打上斷點，然后按F5繼續(xù)，可以發(fā)現(xiàn)程序已經(jīng)運行到斷點處

打斷點.png
在調(diào)試控制臺輸入如下command 查看 core registers狀況

-exec info registers

查看 core registers狀況.png

在調(diào)試控制臺輸入如下command 查看 PC位置和匯編Code

-exec disassemble

查看PC位置和匯編Code.png

繼續(xù)運行，按F6暫停，查看當前CPU狀況

查看當前CPU狀況.png

可以發(fā)現(xiàn)當前程序運行到prvCheckTasksWaitingTermination function里面
其他功能
單步調(diào)試，重啟，查看變量，調(diào)用堆棧 等功能都是可以工作的。大家自己嘗試一下。
Note: 單步調(diào)試，單步跳過，單步跳出這些功能是C Code為單位的，不是以ASM Code為單位的

本章總結(jié)

至此，我們已經(jīng)成功在VSCode下搭建調(diào)試環(huán)境了，可以愉快使用GDB調(diào)試板子了。
可惜，目前在VSCode調(diào)試還有以下缺陷（這些缺陷通過GDB command可以解決）：

不支持匯編程序調(diào)試
查看Registers狀況不方便
創(chuàng)建data breakpoint 不方便

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VSCode下搭建 ARM Cortex-M 開發(fā)環(huán)境 -- Part 2 調(diào)試環(huán)境搭建

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前言

調(diào)試所需基礎(chǔ)環(huán)境

運行OpenOCD

在VSCode下創(chuàng)建task運行OpenOCD

在VSCode下創(chuàng)建task編譯工程(可選)

在VSCode下添加GDB配置

在VSCode下使用GDB調(diào)試程序

本章總結(jié)

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前言

調(diào)試所需基礎(chǔ)環(huán)境

運行OpenOCD

在VSCode下創(chuàng)建task運行OpenOCD

在VSCode下創(chuàng)建task編譯工程(可選)

在VSCode下添加GDB配置

在VSCode下使用GDB調(diào)試程序

本章總結(jié)

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