The ToolChain.com. Grafisches Debugging mit der QtCreator Entwicklungsumgebung

Transkript

1 The ToolChain Grafisches Debugging mit der QtCreator Entwicklungsumgebung geschrieben von Gregor Rebel Hintergrund Neben dem textuellen Debuggen in der Textkonsole bieten moderene Entwicklungsumgebungen wie z.b. Eclipse und QtCreator auch die Möglichkeit das Debugging direkt aus der grafischen Oberfläche zu bedienen. Allerdings ist der aktuell verwendete QtCreator eher auf die Kommunikation mit einem aktuellen x86 GDB ausgerichtet als auf die älteren, in der Welt der Mikrocontroller verwendeten. Von GDB und GCC existieren mehrere parallele Entwicklungslinien. Die Linie für Desktopanwendungen (x86 und AMD64 Architekturen) wird von wesentlich mehr Entwicklern vorangetrieben als die Linien für die verschiedenen Mikrocontrollerarchitekturen, welche dazu ebenfalls uneinheitlich weiter entwickelt werden. Im Bereich der Cortex-M Prozessoren heisst die Entwicklungslinie (Architektur) arm-none-eabi. Damit nun der QtCreator mit dem arm-none-eabi-gdb kommunizieren kann, muss im dessen Protokoll erst wieder beigebracht werden. Ältere Versionen (deutlich vor 3.0.0) hatten da weniger Probleme. Kurz vor wurde jedoch das Protokoll des für die Qt Entwicklung benutzen GDB deutlich geändert. Seit existiert ein Plugin für das sogenannte Bare Metal Debugging. Damit ist die Softwareentwicklung für Prozessoren gemeint wobei die eigene Software direkt auf Register und den gesamten Speicher zugreift. Leider ist auch das neue Plugin nicht sehr stabil. Manchmal läuft es und oft auch nicht. In letzterem Fall bleibt noch das Ausweichen auf Textdebugging oder eine andere IDE (z.b. Eclipse). Debugserver automatisch starten Um die aktuelle Mikrocontroller Firmware mit QtCreator grafisch zu Debuggen, muss nach dem erfolgreichen Übersetzen GDB als sogenannter Debugserver gestartet werden. Dazu müssen zwei Programme gestartet werden: Debugschnittstelle Stellt die Kommunikation zum Mikrocontroller her (z.b. per JTAG- / SWD-Interface). In den meisten Fällen kommt hier OpenOCD zum Einsatz. GDB-Instanz Verbindet sich mit der Debugschnittstelle Stellt die typischen GDB-Befehle per Textinterface bereit Stellt eine GDB-Remoteschnittstelle bereit mit welcher die IDE sich verbinden kann 1/8

2 Das Skript compile.sh kennt dazu das Schlüsselwort DEBUG_SERVER. Dieses muss in den Projekteinstellungen von QtCreator entsprechend eingetragen sein. Wurde das Schlüsselwort DEBUG_SERVER angegeben, so wird das Skript /gdbserver.sh nach erfolgreichem Übersetzen automatisch gestartet. Eine entsprechende Ausgabe kann im Reiter Kompilierung überprüft werden wie in Abbildung 1 zu sehen. Abbildung 2: Überprüfen ob Debugserver startet Abbildung 1: Projekteinstellungen 2/8

3 Abbildung 3: Menü Plugins Abbildung 4: Bare Metal Plugin aktivieren 3/8

4 Abbildung 5: Compiler einrichten Externen Debugger Konfigurieren Wenn Prozessoren mit Software direkt ohne Betriebsystem betrieben werden, dann ist von Bare Metal Programmen die Rede. Im Gegensatz zu Userspace Programmen, führt der Funktionsaufruf vom Resethandler über eine kurze Systeminitialisierung direkt zur main() Funktion. QtCreator unterstützt Bare Metal Debugging seit Version Beta. Hierzu muss ein entsprechendes Plugin im Menü Hilfe/Plugins (Abbildungen 3 und 4) aktiviert werden. Im Menu Extras/Einstellungen unter Erstellung und Ausführung im Reiter Compiler gilt es dann einen zur Architektur des Mikrocontrollers passenden Compiler einzurichten. Abbildung 5 zeigt die Einstellungen für Mikrocontroller mit ARM EABI Unterstützung wie z.b. die Cortex M3 Kerne.Im Reiter Debuggers wird analog zum Compiler der Pfad zum GNU Debugger (gdb) eingetragen wie in Abbildung 6 zu sehen. 4/8

5 Abbildung 6: Debugger konfigurieren Abbildung 7: Komplettes Kit zur Ausführung 5/8

6 Abbildung 8: Bare Metal Device hinzufügen Unter Geräte wird ein neues Bare Metal Device hinzugefügt. Die Einstellungen sind in Abbildung 8 zu sehen. Wieder unter Erstellung und Ausführung im Reiter Kits wird ein neues Kit angelegt unter Verwendung des zuvor konfigurierten Compilers, des Debuggers und des neuen Bare Metal Devices. Abbildung 7 Zeigt das komplett ausgefüllte Formular für das neue Kit ARM-NONEEABI. Verbinden mit externem Debugserver Nachdem der Debugserver gestartet und das Ausführungskit für den aktuell verwendeten Mikrocontroller konfiguriert wurde, gilt es nun sich mit diesem zu verbinden. Wie in den Abbildungen 9 und 10 gezeigt, wird hierzu über das Menu Debuggen das Formular Verbinde zu Debug-Server aufgerufen. 6/8

7 Abbildung 9: Verbinden zum Debug Server Abbildung 10: Verbinden mit Debug-Server Wenn alle Einstellungen richtig gesetzt wurden und die Verbindung zum Debugger steht, dann sollte der Programmfluss beim Eintritt in die main() Funktion stehen bleiben wie in Abbildung 11 gezeigt. In mehreren Setups funktionierte der Breakpoint in main() jedoch nicht. Versuchsweite können dann Breakpoints an bekannte Stellen des Programmflusses gesetzt oder die Pausentaste geklickt werden. Der Debugger sollte zumindest in einem der Punkte anhalten. 7/8

8 Abbildung 11: Debugger hält am ersten Breakpoint 8/8