1. 前言

2. 常用斷點存在的問題

3. IAR支持的斷點類型和使用方法

3.1. 代碼斷點

3.2 條件代碼斷點

3.3 讀寫訪問的數(shù)據(jù)斷點

3.4 數(shù)據(jù)日志斷點

3.5 日志斷點

3.6 電源斷點

4. 總結(jié)：

5. 經(jīng)驗交流：

1. 前言在產(chǎn)品開發(fā)中，調(diào)試工具是不可或缺的開發(fā)利器，除了日常常見的ARM的CMSIS-DAP/ULINK，IAR的I-JET，P&E的U-multilink/Cyclone， 各個半導體廠商自定義的XX-LINK（例如LPC-link， ST-Link，等）之外，還有兩個是神一樣的存在，一個是SEGGER的J-LINK，支持與IAR/KEIL等各種編譯環(huán)境無縫銜接，性能穩(wěn)如老狗， 價格低廉， 所以在嵌入式工程師中的普及率非常高，被稱為居家旅行匱贈好友之佳品。另外一個是一聽名字就感覺高大上的勞特巴赫Lauterbach，作為專業(yè)第三方調(diào)試工具廠商，以其強大的TRACE32開發(fā)調(diào)試工具享譽全球，TRACE32開發(fā)工具擁有非常豐富和強大的功能，包括基本調(diào)試配置、RTOS、多核系統(tǒng)、虛擬目標調(diào)試、能耗分析以及強大的腳本語言等，而且可以支持市場中使用的80多種常見的微處理架構(gòu)。

當然Lauterbach性能的強大，對應的代價就是價格也比JLINK多出一個數(shù)量級，但是對于大部分嵌入式開發(fā)者來說，最常用的還是基本的調(diào)試功能，包括斷點，寄存器查看，內(nèi)存/Flash的查看，本文從斷點使用的角度講解如何使用JLINK配合IAR支持的各種斷點用出點勞德巴赫的一些強大功能。

2. 常用斷點存在的問題斷點的概念非常簡單，目的簡單來說就是在指定指令或者代碼行中斷程序的執(zhí)行，實現(xiàn)上可以是硬件斷點（通過編程FPB實現(xiàn)）也可以是軟件斷點（通過插入BKPT斷點指令實現(xiàn) ），具體二者的底層實現(xiàn)這里不展開討論。常規(guī)的斷點調(diào)試（本質(zhì)上是代碼斷點）是在想觀察哪里的問題時就在對應的代碼地址雙擊設置斷點，并且一旦運行到斷點位置會讓程序自動暫停運行，然后觀察感興趣的變量，內(nèi)存或者寄存器，這種斷點調(diào)試功能能幫助開發(fā)者解決大部分的問題，但是其也有很大的局限性。

因為很多時候我們只想知道某段代碼是否運行過，而不能讓程序停下來，譬如說調(diào)試BLE協(xié)議棧，無法去單步運行，否則會打斷BLE主機和從機之間的通訊時序，而導致整個系統(tǒng)功能出現(xiàn)問題。還有中斷處理函數(shù)的調(diào)試，程序一旦停下了也就失去了其他所有中斷的后續(xù)響應，再比如兩個設備通信，一旦一方采用常規(guī)斷點的方式調(diào)試，可能會打斷正常的通信過程。所以通常的做法是添加串口打印或者ITM半主機打印輸出log信息到顯示屏，但是這種方式會帶來額外的軟硬件開銷（對于串口打印來說是兩個UART pin腳+UART驅(qū)動函數(shù)，對于ITM打印輸出是一個SWO+ITM驅(qū)動），甚至因為引入新的代碼導致程序出錯。除此之外，還有3種場景是這種普通斷點無法滿足的，第一個是同一段循環(huán)體運行N次才停下來，第二個是當變量被寫入新的數(shù)據(jù)或者被讀取時停下來，第三個是實時記錄斷點所在行某個特定變量或者地址的值，并在時間軸上以圖形的形式顯示出來，方便分析和對比。

以上這些功能在這些功能在勞德巴赫中是最基本功能，同樣在IAR中也提供了不同形式的斷點類型和組合，只是日常習慣了只用了其代碼斷點的功能，沒能充分發(fā)揮IAR的強大斷點功能，針對以上4種問題在IAR中可以分別用日志斷點、條件斷點、讀寫權(quán)限的數(shù)據(jù)斷點、數(shù)據(jù)日志斷點逐個擊破，從而避免了額外添加代碼的繁瑣，也能為解決隱藏bug提供更加靈活的手段。尤其是其中的讀寫權(quán)限的數(shù)據(jù)斷點，筆者曾經(jīng)就是使用這種辦法幫客戶解決了兩個埋藏的很深大bug，其中一個是查找某個關鍵變量在哪里被意外修改，通過設置條件斷點+stack callback迅速定位到了肇事代碼段，另一種是客戶代碼意外堆棧溢出調(diào)查，當時的做法是在堆棧大小的90%地址靠近棧頂處設置一個寫觸發(fā)的數(shù)據(jù)斷點，當某層調(diào)用過程中堆棧接近溢出時，設置的數(shù)據(jù)斷點會被觸發(fā)而停止應用程序，從而迅速找到堆棧是在哪層調(diào)用溢出的，從而解決問題。

3. IAR支持的斷點類型和使用方法總結(jié)下來，在 IAR 中，主要有以下幾種斷點，下面逐一介紹。

代碼斷點

條件斷點

讀寫訪問權(quán)限的數(shù)據(jù)斷點

數(shù)據(jù)日志斷點

日志斷點

電源斷點

3.1. 代碼斷點

這種斷點就是前面提到的最常用的斷點，也是最簡單的斷點。開發(fā)則只需要在反匯編窗口中選擇C行或ASM指令并切換斷點。一旦遇到斷點，用戶應用程序?qū)⑼Ｖ埂＿@時候可以查看變量、標志和寄存器的值。換句話說，開發(fā)者擁有完全的控制權(quán)。對于這種普通代碼斷點，其數(shù)量受限于硬件斷點的數(shù)量，例如對于 Arm Cortex-M，通常有6-8個硬件斷點，但如果使用軟件斷點或在RAM中運行應用程序，則可以不受限制。使用時只需選擇顯示View -》 Breakpoints 窗口，就可以啟用或禁用斷點。

默認情況下，IDE 將設置代碼斷點，而且是auto類型，可以通過Option-》Debugger-》JLINK/JTrace-》Breakpoint去設置硬件斷點還是軟件斷點。如果開發(fā)者有 I-jet，可以在右鍵單擊代碼行時明確選擇一個 flash斷點。注意斷點符號中的“F”。Flash 斷點功能在適用于 Arm 的IAR7.60 或更高版本中可用。

3.2 條件代碼斷點

條件斷點是代碼斷點與某些標志或變量作為條件的組合。設置斷點后，同樣可以再次使用View -》 Breakpoints 窗口查看所有斷點，也可以通過右鍵單擊并選擇Edit option來設置額外參數(shù)。

設置斷點條件所使用的語法類似于C語法，可以使用 ==、》= 和 《=。例如，如果您希望應用程序在計數(shù)器等于 10 時在斷點處停止，您可以使用“counter==10”。這在中斷例程中需要斷點時非常有用。如果沒有設置條件，應用程序就會一直被停止，影響到系統(tǒng)的正常工作，使用標志或變量作為條件使事情變得容易得多。甚至用戶還可以使用跳過計數(shù)器和條件檢查（如true或changed）來實現(xiàn)更復雜的斷點停止條件設置。該方法可以解決上面提到的第二種問題。

3.3 讀寫訪問的數(shù)據(jù)斷點

與其他斷點相比，數(shù)據(jù)斷點有點不同，因為是對特定內(nèi)存地址、標志、變量或寄存器的讀寫訪問的監(jiān)控。使用時只需右鍵單擊標志或變量并選擇選項Set data Breakpoint。默認情況下，對該變量，特定地址，寄存器的任何讀取和寫入訪問都會觸發(fā)斷點。如果你想添加額外的設置，你可以通過View-》Breakpoints 窗口和Edit 選項來完成。 除了讀寫訪問之外，還可以監(jiān)控數(shù)據(jù)是否匹配來作為斷點的觸發(fā)條件，這意味著寫或讀訪問只會在數(shù)據(jù)匹配時觸發(fā)暫停。另外，通過選擇編輯按鈕，開發(fā)者還可以打開一個額外的窗口，可以選擇絕對地址甚至源代碼所在行。對于變量或標志，建議使用自動大小。如果需要監(jiān)控更大的范圍，則應手動設置監(jiān)控的地址范圍或者變量范圍，譬如說監(jiān)控一個結(jié)構(gòu)體的數(shù)據(jù)變化，使用這種數(shù)據(jù)斷點也是可以實現(xiàn)的，但需要用戶正確設置變量，特定地址，寄存器等監(jiān)控對象的Size。使用這種方法可以解決前文提到的第三種問題。

此處需要特別提一下，數(shù)據(jù)斷點對于調(diào)試被應用程序破壞的標志和變量非常有用。筆者曾經(jīng)就是使用這種辦法在客戶解決了兩個埋藏的很深大bug，其中一個是查找某個關鍵變量在哪里被意外修改，通過設置條件斷點+stack callback迅速定位到了肇事代碼段，另一種是客戶端的意外堆棧溢出調(diào)查，當時的做法是在堆棧大小的90%地址靠近棧頂處設置一個數(shù)據(jù)斷點，當堆棧溢出接近時，設置的數(shù)據(jù)斷點會被觸發(fā)而停止應用程序，從而迅速找到問題的根源，至于如何設置，此處暫不展開。

3.4 數(shù)據(jù)日志斷點

除了具有讀寫訪問權(quán)限的數(shù)據(jù)斷點外，開發(fā)者還可以使用數(shù)據(jù)日志斷點。這種斷點的好處在于可以在時間線中監(jiān)視和以圖形方式繪制內(nèi)存中特定變量或地址的值，使顯示更加直觀，用戶還可以在同一個時間軸上顯示和比較兩個或多個變量，從而在邏輯上排查問題。設置的方法就是View-》Breakpoints 窗口和Edit 選項，然后選擇set Data Log Breakpoint for counter即可，使用這種方法可以解決前文提到的第四種問題。

時間線以及附加數(shù)據(jù)日志和數(shù)據(jù)日志摘要可在探針選項下找到，例如如下面的屏幕截圖所示。

3.5 日志斷點

除了代碼和數(shù)據(jù)斷點之外，還有一種日志斷點，這是一個特殊的斷點，因為它只會臨時暫時停止應用程序以打印消息，然后繼續(xù)代碼的運行。一旦運行到設置的日志斷點，它會顯示如下用戶預先設定的消息，告知用戶某個函數(shù)事件被觸發(fā)。這種方式的好處在于，無需額外添加串口打印或者ITM半主機打印輸出log信息到顯示屏，無需額外的軟硬件開銷，便可實現(xiàn)基本的信息打印，方便開發(fā)者跟蹤程序的執(zhí)行流程。

如下圖所示，每次斷點命中時，調(diào)試日志窗口中都會顯示一條消息。添加的計數(shù)器可以了解應用程序通過該部分源代碼的次數(shù)。通過這種辦法可以解決前面提到的第一個問題，即不停止代碼又能獲知感興趣的代碼段是否被執(zhí)行過，以及執(zhí)行的次數(shù)，兵不血刃，無需添加任何額外的代碼。

3.6 電源斷點

除了代碼的調(diào)試，IAR還支持先進的電源調(diào)試技術，可以監(jiān)控功耗，并將其與源代碼相關聯(lián)。這也使得添加電源斷點成為可能，可以設置一個閾值，如 25mA，一旦能量高于該值，調(diào)試器將被觸發(fā)停止。設置閾值非常簡單， 只需要打開J-Link-》PowerLog 窗口，然后設置值和所需選項，如上圖或下圖所示。通過這種分析，可以直觀的看出代碼執(zhí)行過程中的功耗值，下面的時間線窗口不是必需的，但它可以為提供正在使用的能量提供一個時間參考。

4. 總結(jié)：至此，介紹完了IAR支持的6種不同的斷點類型和使用方法，也順帶針對性的解決了前文中提到的日常調(diào)試遇到的四個問題。如果在日常調(diào)試過程中靈活運用以上的這幾種斷點，對于日常調(diào)試提高開發(fā)速度和解決一些深藏的bug（例如前文提到的大型程序中變量被莫名修改，堆棧溢出追蹤等） 很有幫助。當然勞特巴赫之所以賣的這么貴，必然有其強大之處，尤其是強大的腳本編程，多核系統(tǒng)，能耗分析以及對芯片內(nèi)部操作的開放度，能給開發(fā)者最大的操作靈活度。但就日常的斷點調(diào)試看，IAR+JLINK的組合也基本能滿足大部分的需求，畢竟就地取材最方便。

責任編輯：haq