Ozone是SEGGER免費的嵌入式軟件調(diào)試器。它是一個強大的工具，可以讓你深入了解嵌入式系統(tǒng)中發(fā)生的事情。它在調(diào)試nRF9160 Zephyr應(yīng)用程序時特別有用。整理多個線程和多映像構(gòu)建可能很困難，但這就是你想要的工具。

在我們之前的博文《采取下一步：在Zephyr上使用SEGGER Ozone和SystemView進行調(diào)試》中，Chris Gammell撰寫了有關(guān)如何設(shè)置SEGGER Ozone項目，以調(diào)試在i.MX RT1060評估套件上運行的Zephyr應(yīng)用程序。這是在Ozone中調(diào)試Zephyr應(yīng)用程序和分析RTOS運行時行為的一個很好的介紹。

當我嘗試設(shè)置一個類似的Ozone項目來調(diào)試Nordic nRF9160 SIP開發(fā)板時，我在此過程中遇到了一些困難。今天，我將分享我所學到的知識。

在本文中，我將介紹如何：

? 配置nRF9160 Zephyr應(yīng)用程序以進行線程感知調(diào)試。

? 使用新建項目向?qū)閚RF9160創(chuàng)建Ozone項目。

? 修改Ozone工程以支持調(diào)試nRF9160多映像構(gòu)建。

硬件配置

在下面的示例中，我將使用Nordic nRF9160 DK板。這款來自Nordic的開發(fā)套件在電路板中內(nèi)置了SEGGER J-Link OB調(diào)試器，因此不需要外部J-Link調(diào)試器來跟進示例（SEGGER Ozone需要J-Link支持）。

Zephyr中的線程感知的支持

在使用Golioth Zephyr SDK構(gòu)建的典型Zephyr應(yīng)用程序中，將有多個線程。例如，一個用于應(yīng)用程序的主循環(huán)，一個用于Golioth系統(tǒng)客戶端，其他用于UART shell、日志記錄子系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)管理等。

SEGGER為Ozone提供了一個Zephyr RTOS插件，可以顯示每個線程的狀態(tài)，但它要求Zephyr固件在構(gòu)建時支持線程感知調(diào)試。Zephyr提供了一個CONFIG_DEBUG_THREAD_INFO Kconfig符號，該符號指示內(nèi)核維護所有線程的列表，線程名稱在Ozone中可見。

雖然你可以簡單地將CONFIG_DEBUG_THREAD_INFO=y添加到應(yīng)用程序的prj.conf文件中，但你可能只想在構(gòu)建時啟用這些額外的調(diào)試信息。我們可以創(chuàng)建一個額外的debug.conf Kconfig文件，只有當我們將-DEXTRA_CONF_FILE=debug.conf參數(shù)傳遞給構(gòu)建系統(tǒng)時，該文件才會被合并。

由于本文是關(guān)于使用Ozone進行線程感知調(diào)試的，因此我們將使用nRF Connect SDK Zephyr存儲庫中的zephyr/samples/basic/threads/應(yīng)用程序作為本文的示例應(yīng)用程序。

如果這是你第一次構(gòu)建Zephyr示例應(yīng)用程序之一，請確保先完成nRF Connect SDK安裝，并確保你的開發(fā)環(huán)境設(shè)置正確。

如何啟用線程感知

首先創(chuàng)建一個zephyr/samples/basic/threads/debug.conf文件并添加以下命令行：

zephyr/samples/basic/threads/debug.conf

CONFIG_DEBUG_THREAD_INFO=y
# CONFIG_DEBUG_THREAD_INFO needs the heap memory pool to
# be defined for this app
CONFIG_HEAP_MEM_POOL_SIZE=256

接下來，構(gòu)建固件，指定需要的debug.conf文件并合并到構(gòu)建配置中：

cd /
west build -p -b nrf9160dk_nrf9160_ns zephyr/samples/basic/threads/ -- -
DEXTRA_CONF_FILE="debug.conf"

如果構(gòu)建成功完成，你將看到我們在Ozone中啟動調(diào)試會話所需的build/zephyr/zephyr.elf 文件

創(chuàng)建Ozone項目

現(xiàn)在我們已經(jīng)構(gòu)建了固件，可以啟動Ozone并使用New Project Wizard創(chuàng)建一個Ozone項目：

選擇nRF9160_xxAA芯片。

選擇使用J-Link仿真器。

選擇build/zephyr/zephyr.elf該文件在前面討論中構(gòu)建生成。

其他這些選擇缺省。

單擊“Finish”后，您將看到Ozone項目窗口出現(xiàn)。在“Console”窗口中，運行以下命令以加載Zephyr RTOS插件：

Project.SetOSPlugin("ZephyrPlugin.js");

現(xiàn)在，應(yīng)該在Ozone項目中看到一個新的“Zephyr”窗口（如果沒有，請單擊“View”→“Zephyr”以顯示該窗口）：

最后，保存項目文件，點擊“File”→“Save Project as…”：

啟動調(diào)試會話

現(xiàn)在我們已經(jīng)配置了Ozone項目，我們可以啟動調(diào)試會話了。

點擊“Debug”→“Start Debug Session”→“Download& Reset Pro”

奇怪的是，當固件開始運行時，將看到一個彈出窗口，指示目標已停止在HardFault異常狀態(tài)！

此時，您可能想知道這里發(fā)生了什么......

這里有一個提示：答案與多映像構(gòu)建有關(guān)。

缺少的步驟：

燒入合并的文件映像

你可能已經(jīng)注意到，我們傳遞給west build（nrf9160dk_nrf9160_ns）的board參數(shù)以_ns結(jié)尾。此后綴表示固件將使用Trusted Firmware-M（TF-M）構(gòu)建。這是ARM的IoT安全框架的參考實現(xiàn)，稱為平臺安全架構(gòu)（PSA）。

TF-M使用nRF9160的Cortex-M33 MCU的ARM TrustZone安全功能將MCU劃分為安全處理環(huán)境（SPE）和非安全處理環(huán)境（NSPE）。

簡而言之，引導過程的工作原理如下：

1. 當MCU啟動時，它開始在安全環(huán)境（SPE）中執(zhí)行。

2. 引導過程可以選擇從使用NSIB和/或MCUboot的安全引導加載程序鏈開始。

3. 如果使用，引導加載程序會啟動TF-M，這會將MCU內(nèi)存和外設(shè)的一部分配置為非安全。

4. TF-M啟動在非安全環(huán)境（NSPE）中運行的Zephyr應(yīng)用程序。

當我們針對_ns構(gòu)建目標進行構(gòu)建時，TF-M鏡像會自動構(gòu)建并與Zephyr應(yīng)用程序鏈接。如果查看build/zephyr/輸出目錄，您將看到一個名為merged.hex的文件，這是一個合并文件，其中包含MCUboot引導加載程序（可選）、TF-M安全映像和非安全Zephyr應(yīng)用程序。

修復(fù)Ozone項目文件

我們將直接在Ozone項目文件中進行一些更改，該文件可以通過單擊“File”→“Edit Project File”在Ozone中打開：

燒寫合并的映像

導航到Ozone項目文件的TargetDownload部分并添加以下內(nèi)容，以將Ozone配置為刷寫合并的圖像（更改路徑以匹配項目中的合并映像文件）：

/*********************************************************************
*
* TargetDownload
*
* Function description
* Replaces the default program download routine. Optional.
*
**********************************************************************
*/
void TargetDownload(void)
{
Exec.Download("$(ProjectDir)/build/zephyr/merged.hex");
}

修復(fù)矢量表和PC地址

導航到Ozone項目文件的_SetupTarget部分，然后進行以下更改：

1. 將vector table地址設(shè)置為0

2. 從vector表中讀取入口點程序計數(shù)器地址

/*********************************************************************
*
* _SetupTarget
*
* Function description
* Setup the target.
* Called by AfterTargetReset() and AfterTargetDownload().
*
* Auto-generated function. May be overridden by Ozone.
*
**********************************************************************
*/
void _SetupTarget(void) {
unsigned int SP;
unsigned int PC;
unsigned int VectorTableAddr;
VectorTableAddr = 0;
//
// Set up initial stack pointer
//
SP = Target.ReadU32(VectorTableAddr);
if (SP != 0xFFFFFFFF) {
Target.SetReg("SP", SP);
}
//
// Set up entry point PC
//
PC = Target.ReadU32(VectorTableAddr + 4);
if (PC != 0xFFFFFFFF) {
Target.SetReg("PC", PC);
} else {
Util.Error("Project script error: failed to set up entry point PC", 1);
}
}

保存項目文件時，您應(yīng)該會看到一個模式彈出窗口，詢問您是否要重新加載項目。

選擇“Yes”：

啟動調(diào)試會話

映像文件燒入到芯片后，你應(yīng)該可以看到調(diào)試器停在main位置：

點擊“Debug”→“Continue”：

這次固件可以正常運行沒有出現(xiàn)異常。

總結(jié)

希望這可以幫助你開始使用Ozone調(diào)試nRF9160。nRF9160在Zephyr項目中獲得了完全支持，并在Golioth物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備管理平臺中具有最高級別的支持。借助Golioth，你可以連接和保護設(shè)備、將傳感器數(shù)據(jù)發(fā)送到Web、無線更新固件，以及使用IoT云擴展你的覆蓋度。

麥克泰技術(shù)是SEGGER產(chǎn)品在中國的代理商，具有超過20年嵌入式實時操作系統(tǒng)和工具的市場、服務(wù)和培訓經(jīng)驗，已經(jīng)錄制許多SEGGER視頻課程撰寫博客文章，了解更多產(chǎn)品聯(lián)系麥克泰技術(shù)Info@bmrtech.com。