- Part 0 开发工具安装
- Part 1 编译环境搭建
- Part 2 调试环境搭建
VSCode下 搭建 ARM Cortex-M 开发环境 -- Part 2 调试环境搭建
前言
本章旨在记录如何在VSCode搭建DEBUG环境，具体包含以下几个部分：
- 调试所需基础环境
- 运行OpenOCD
- 在VSCode下创建task运行OpenOCD(可选)
- 在VSCode下创建task编译工程(可选)
- 在VSCode下添加GDB配置
- 在VSCode下使用GDB调试程序
调试所需基础环境
-
程序是如何被调试的？
如下图所示，使用GDB调试目标系统需要满足以下条件：
gdb-with-gdb-server.png
-
PC端得运行GDB程序
GDB程序可以在Termianl中运行，也可以在IDE中运行GDB。GDB程序运行以后，用户可以通过下GDB command去调试目标系统 -
PC端还得运行GDB Server
GDB Server起到承上启下的作用：
1）通过TCP/IP Port与GDB程序通信，GDB Server接受来自GDB的命令
2）GDB Server 通过USB控制Debugger，让Debugger执行GDB命令对应的动作 -
连接Debugger
Debugger收到GDB的命令，通过JTAG去Access CPU的Debug uint -
CPU的Debug uint
CPU中的Debug uint实现各种Debug event, 例如Instruction Breakpiont, Data Breakpoint，单步执行等
-
PC端得运行GDB程序
-
VSCode下debug架构
VSCode下debug架构与上图中各个组件一一对应的话：- VSCode 对应着 IDE
- GDB 对应着 arm-none-eabi-gdb
- GDB Server 对应着 OpenOCD
- Debug Probe 对应着 ST-Link
- Microcontroller 对应着 STM32F429 chip
运行OpenOCD
运行OpenOCD是为了 在PC上有GDB server在运行。 有了GDB Server，arm-none-eabi-gdb才能够控制ST-Link
- 在Project的tools文件夹下创建openocd_settings文件夹
创建openocd_settings文件夹.png
- 复制{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
- 复制{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
- 复制{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
- 复制{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
- 按照下图修改{Project PATH}\tools\openocd_settings\stm32f4x.cfg
把 source [find target/swj-dp.tcl] 替换为 source [find tools/openocd_settings/swj-dp.tcl]
把 source [find mem_helper.tcl] 替换为 source [find tools/openocd_settings/mem_helper.tcl]
修改stm32f4x.cfg.png
- 把开发板连上电脑，在VSCode的Terminal下执行如下命令, 即可发现openocd已经成功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已经成功运行，并且可以成功connect上ST-Link了。
在VSCode下创建task运行OpenOCD
在每次debug之前首先得让openocd成功运行并且connect上板子。但是，每次都要在Termianl输入command实在太麻烦了，不如在创建个VSCode Task帮我们做这事：
- 在VSCode界面下，单击“任务”，选择“配置任务”
- 在task.json下 创建一个名为 "openocd" 的 task, 代码如下：
{
// 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 显示命令， 输入 “Tasks: Run Task”,然后回车，选择“openocd”，然后一路回车。即可让VSCode 创建一个task去 运行openocd连接ST-Link了
运行openocd task.png
在VSCode下创建task编译工程(可选)
在每次debug之前可能需要重新编译程序。但是，每次都要在Termianl输入make clean 和 make 实在太麻烦了，不如在创建个VSCode Task帮我们做这事：
- 在tools文件夹下创建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，单击“任务”，选择“配置任务”
- 在task.json下 创建一个名为 "build" 的 task, 代码如下：
{
// 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 显示命令， 输入 “Tasks: Run Task”,然后回车，选择“build”，然后一路回车。即可让VSCode 创建一个task去 编译程序了
运行build task.png
在VSCode下添加GDB配置
- 在VSCode界面下，单击“调试”，选择“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}"
}
]
}
注意事项：
- "miDebuggerPath": "E:\ARM\gcc-arm-none-eabi\bin\arm-none-eabi-gdb.exe" 替换为 您本地的 arm-none-eabi-gdb.exe路径
- "program": "${workspaceRoot}\out\HAL_demo.elf" 替换为 您Project的elf文件名称和路径
- "file 'E:/STMicroelectronics/workspace/stm32f429/projects/HAL_demo/out/HAL_demo.elf'" 替换为 您Project的elf文件名称和路径
- ARM Debug配置中有设置 preLaunchTask 为 “build”（必须与前面创建的build task同名）。这样做的目的是为了： 每次debug时都会重新Build Project。如果每次Debug时不需要重新Build Project, mask掉这行即可
在VSCode下使用GDB调试程序
上面步骤完成以后，我们可以正式开始调试前一章节编译出来的可执行文件了。
-
运行"openocd" task, 确保openocd成功运行并且连接上ST-Link
运行"openocd" task.png
-
按下F5进入到VSCode Debug界面
进入Debug界面.png
-
在程序某处打上断点，然后按F5继续，可以发现程序已经运行到断点处
打断点.png
- 在调试控制台 输入如下command 查看 core registers状况
-exec info registers
查看 core registers状况.png
- 在调试控制台 输入如下command 查看 PC位置和汇编Code
-exec disassemble
查看PC位置和汇编Code.png
-
继续运行，按F6暂停，查看当前CPU状况
查看当前CPU状况.png
可以发现当前程序运行到prvCheckTasksWaitingTermination function里面 -
其他功能
单步调试，重启，查看变量，调用堆栈 等功能都是可以工作的。大家自己尝试一下。
Note: 单步调试，单步跳过，单步跳出这些功能是C Code为单位的，不是以ASM Code为单位的
本章总结
至此，我们已经成功在VSCode下搭建调试环境了，可以愉快使用GDB调试板子了。
可惜，目前在VSCode调试还有以下缺陷（这些缺陷通过GDB command可以解决）：
- 不支持汇编程序调试
- 查看Registers状况不方便
- 创建data breakpoint 不方便
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