trace32 for rt-thread support
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trace32 for rt-thread support
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1.概述
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2.trace32的基本使用
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3.trace32系统插件原理
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4.离线trace32得到rt-thread状态信息
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4.1 trace32上的rt-thread插件及菜单栏
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4.2 trace32 加载dump以及elf文件
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5.总结
1.概述
Lauterbach是全球最大的、完整的、模块化和可升级微处理器开发工具的生产商，自1979年以来，在制造世界一流的调试器和实时跟踪方面拥有丰富经验。其中产品线中的TRACE32为大众广为所知，是众多手机厂商、芯片厂商的必备工具。
在嵌入式底层开发来说，不使用一下trace32，绝对想不到开发调试的便利及其功能的强大。
有幸在对某个芯片的支持上学习使用了trace32工具，并写了一些trace32 for rt-thread的插件，现在梳理一下心得体会以及实现的相关细节。
2.trace32的基本使用
关于trace32的使用，Lauterbach已经提供了相当完善的文档支持，对于芯片的架构分析、软件的重入分析、数据的观测、操作系统的状态以及各种符号信息等等都非常容易的观察到。其调试功能的强大，非常的好用，但是由于其硬件设备的昂贵，能够长时间的使用trace32也是非常有难度的。
但是trace32也提供了相关的模拟版本，所以这里采用TRACE32 Simulator版本进行演示离线功能。
可以直接选择，也可输入命令
首先选择CPU的型号
可以直接选择下面的提示框，也可以直接输入sys.cpu进行选择，这里选择Cortex-A9。
接着就可以输入system.up，启动了。
导入elf符号
可以看到符号文件对应的地址及其代码。直接通过elf符号就能得到程序的源代码。
此时只需要结合dump文件，结合elf符号，则可以定位到当前程序执行的状态。
从上述功能分析来看，主要是两部分构成：
1.菜单栏(menu bar)
2.显示信息窗口
无论是点击菜单栏还是在命令行输入命令，达到的效果其实一样。菜单栏只是一个简单的插件，系统可以调用命令。
3.trace32系统插件原理
trace32是一个工具，其提供了各种各样的芯片及操作系统插件，同时也可以根据这些插件来展示需要的信息。
在操作系统层面，RTOS这部分，国外的许多操作系统都得到了很好的支持，例如Linux、freertos或者ucosii等等，所以我在此基础上做了rt-thread的支持。
要想做其支持，首先需要得到Lauterbach的官方的支持，提供EDK，也需要对rt-thread系统底层有着非常深刻的理解，尤其对于系统的全局容器对象、线程、IPC的结构体数组的布局都十分的清楚后，就可以进行插件的扩展开发了。
其底层原理可以概述如下:
TRACE32在进行程序分析的时候，可以通过ELF获取到符号表信息，可以查询到系统的全局变量和函数地址信息的。当程序在动态运行的时候，根据符号表对应的地址读取数据，可以得到当前程序的状态信息。
而在rt-thread中，有个核心的全局静态变量，对象容器（rt_object_container）。记录着当前系统中所有的线程、IPC等链表的挂载点，而根据这个线索，又可以寻找到每个链表地址对应的结构体，根据符号信息从而找到对应的对象的状态结构体的数据。
而TRACE32插件基本的原理也就是利用了符号以及地址的对应关系，从而得到了系统的信息以及当前的状态。
4.离线trace32得到rt-thread状态信息
在离线分析这部分，dump方案根据具体的硬件变化而变化，所以这里不多叙述，只采用qemu来dump在程序动态运行时的数据信息。
为了简单起见，这里采用树莓派2b的rt-thread bsp来做演示。
raspi2在qemu上启动，须在启动之前的汇编加上一句话。
/* Suspend the other cpu cores */
mrc p15, 0, r0, c0, c0, 5
ands r0, #3 bne _halt
其中_halt的实现如下：
_halt: wfe b _halt
此处挂起其他的核。
而后在env工具下输入scons进行编译，并且输入下面的命令测试qemu的执行
qemu-system-arm -M raspi2 -m 1024M -serial null -serial stdio -kernel rtthread.elf
可以看到如下的效果：
接着进入调试阶段
qemu-system-arm -M raspi2 -m 1024M -serial null -serial stdio -kernel rtthread.elf -s -S
接着，另外开启一个env终端。
依次输入下面的命令，其中dump到的文件是
dump binary memory rtt_dump 0x8000 0x1000000
可以得到rtt_dump的dump的文件，大小为16MB。
4.1 trace32上的rt-thread插件及菜单栏
其中rtthread.t32为可以加载的t32文件，而rtthread.men为菜单文件。
task.config D:\work\rt-thread\bsp\raspberry-pi\raspi2\rtthread.t32 menu.reprogram D:\work\rt-thread\bsp\raspberry-pi\raspi2\rtthread.men
4.2 trace32 加载dump以及elf文件
可以通过如下的命令进行加载dump文件以及elf文件。
Data.LOAD.Binary D:\work\rt-thread\bsp\raspberry-pi\raspi2\rtt_dump 0x8000 Data.LOAD.Elf D:\work\rt-thread\bsp\raspberry-pi\raspi2\rtthread.elf
加载了符号文件与dump文件后，可以加载插件文件了。
此时，即可看到系统相关的信息了。
这样即使在离线的情况下，也能能够根据需要看到信息了。
5.总结
rt-thread在trace32上的扩展插件使用，可以非常方便的分析系统的状态。在实际的使用场合中，往往在测试阶段，不会用到在线的调试工具，此时当系统crash发生后，采用一些dump方案将内存dump出来，接着将dump文件与elf文件加载到trace32，并且利用一些系统级别的插件功能，即可完成系统的分析，非常的简洁和高效，文章中只描述了基础功能，一些复杂信息的分析需要根据需求进行挖掘。
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