Arduino कोड को एक चिप में डीबग करना

उनमें से कई जो प्रोजेक्ट्स को "हैलो, वर्ल्ड!" की तुलना में थोड़ा अधिक जटिल बनाते हैं, उनके लिए माइक्रोकंट्रोलर जल्द या बाद में डिबगिंग कोड की समस्या का सामना करते हैं। ऐसी स्थितियों में, एक नियम के रूप में, डिबगिंग जानकारी कंसोल के लिए एक निष्कर्ष है, या किसी भी एलईडी द्वारा एक निश्चित संख्या में "mygs" है। उन लोगों के लिए जो प्रिंटफ, प्रिंसल और उनके जैसे अन्य का उपयोग कर डिबगिंग कर रहे हैं, उन्हें यह समझाने की आवश्यकता नहीं है कि आउटपुट को कहां रखा जाए, यह समझना भी कभी-कभी एक समस्या है, परिणाम की व्याख्या करना और यह समझना कि जहां त्रुटि और भी कठिन है।
अपेक्षाकृत हाल ही में, मुझे एक सॉफ्टवेयर मिला है जो आपको Arduino कोड को सीधे चिप में इस तरह से डिबग करने की अनुमति देता है जो नियमित कोड डीबगिंग के समान है, जिससे आप अधिक या कम विकसित डीबगर कनेक्ट कर सकते हैं। कौन परवाह करता है, बिल्ली के नीचे आपका स्वागत है।

परिचय

गलतफहमी से बचने के लिए, मैं कहता हूं कि यह विषय किसी भी तरह से एक विज्ञापन नहीं है, लेकिन इसका उद्देश्य Arduino के लिए डिबगिंग कोड में अपने अनुभव को साझा करना है और गुणात्मक छलांग है कि यह अनुभव VisualMicro उत्पाद (www.visualmicro.com) की हमारी खोज के संबंध में आया है । मैं भी तुरंत टिप्पणी करना चाहता हूं, जैसे "हाँ, छोटे नियंत्रकों के लिए छोटे फर्मवेयर लिखने के लिए विज़ुअलस्टडियो राक्षस डालें ..."। मैं स्वयं एक विज़ुअलस्टैंड उपयोगकर्ता हूँ, जो लगभग 15 वर्षों का अनुभव है, वह पहले से ही मेरे सेरिबैलम में बैठी है (भले ही यह कहीं उद्देश्यपूर्ण रूप से असुविधाजनक हो, मैं आदत के कारण इस पर ध्यान नहीं देती)। तो Arduino के लिए डिबगिंग प्रक्रिया का एकीकरण और कोड जिसे मैं आमतौर पर वीएस में लिखता हूं, मुझे "हिटलर के हार्डवेयर" के लिए "वयस्क डिबगिंग": बेतहाशा खुश करता है। "राक्षसी" के बारे में मुझे निम्नलिखित कहना है। हां, वीएस का आकार Arduino IDE की तुलना में बहुत बड़ा है, लेकिन स्क्रू स्पेस अब ओट्स की तुलना में सस्ता है। एक दो-टेराबाइट हार्ड ड्राइव, लालची गीगाबाइट - खराब शिष्टाचार। हां, इसे लोड होने में अधिक समय लगता है, लेकिन यदि आप बढ़ते लोड समय और डिबगिंग द्वारा बचाए गए समय के बीच अंतर की गणना करते हैं, तो आपको एक अच्छा लाभ मिलता है। मैं दिन में एक बार स्टूडियो डाउनलोड करता हूं (इसलिए यह मेरे पीढ़ी के कोर i3 पर मेरे नॉट-ट्रिक-आउट होम लैपटॉप पर प्रति दिन लोड करने का +20 सेकंड है, लेकिन मैं डिबगिंग पर घंटों खर्च करता हूं। इसके अलावा, बहुत कम समय के बाद, प्रोग्रामिंग में एक नौसिखिए के लिए Arduino IDE तंग हो जाता है और आप यह सोचना शुरू कर देते हैं कि फ्रेमवर्क को कैसे तोड़ना है जो इसे लगाता है। खैर, Arduino डिबगिंग के लिए इस तरह के एक सेटअप के खिलाफ अंतिम तर्क - वीएस की लागत घोड़े के पैसे है। हाँ, यह सच है, लेकिन कुछ ब्यूट्स हैं:

1. कभी-कभी यह मुफ़्त ( प्रूफ़लिंक ) है
2. कभी-कभी वह पहले से ही है
3. और अब हत्यारा एक: Atmel VisualStudio 2010 को AtmelStudio नामक एक रीब्रांडेड उत्पाद के रूप में वितरित कर रहा है। मुफ्त में। हां, और इसमें VisualAssist, एक रीफैक्टरिंग प्लगइन, मुफ्त भी शामिल है

इसलिए, यदि कोई इच्छा है, तो विजुअलस्टडियो एक समस्या नहीं है। मैंने घर पर इस उद्देश्य के लिए AtmelStudio 6.2 डाला।
तो, VisualMicro VisualStudio के लिए एक प्लगइन है (और, परिणामस्वरूप, AtmelStudio के लिए), जिसमें है:

• VisualStudio उपयोगकर्ताओं के लिए एक तरह से परियोजना का संगठन
• IntelliSense मूल वीएस बन्स के लिए समर्थन
• संकलन और फर्मवेयर एमके सीधे वीएस से
• एक चिप में डिबगिंग कोड

प्लगइन के दो संस्करण हैं - नि: शुल्क, जो पहले तीन बिंदुओं को लागू करता है, और भुगतान किया जाता है, जो डीबगिंग का समर्थन करता है। इसकी लागत अपेक्षाकृत महंगी है - लगभग $ 29, लेकिन डेवलपर्स बीटा टेस्टर्स को मुफ्त लाइसेंस देने का वादा करते हैं, और सिर्फ उन लोगों के लिए जिन्होंने किसी तरह परियोजना में निवेश किया है ।
उत्पाद में कई संभावनाएं हैं और उन्हें विकी में काफी अच्छी तरह से वर्णित किया गया है, और लेख आवेदन गाइड होने का दावा नहीं करता है, इसलिए मैं केवल उन लोगों का वर्णन करूंगा जिन्हें मैं उपयोग करने में कामयाब रहा, अर्थात्:

• क्रिस्टल में लोड करने के साथ संकलन
• ट्रेसपॉइंट और ब्रेकप्वाइंट
• पिन की स्थिति और रैम की निगरानी करना

असल में, प्रक्रिया

पहली बात यह है कि कोई जादू नहीं होता है। कोड के इंस्ट्रूमेंटेशन के कारण डिबगिंग संभव है (मुझे एक ही विकी में उल्लेख के रूप में प्रत्यक्ष प्रमाण नहीं मिला, मैंने कोड असम्बद्ध नहीं किया था, लेकिन "डीबग करने योग्य" कोड के आकार में वृद्धि स्वयं के लिए बोलती है)। यानी डिबगिंग समर्थन के साथ संकलन प्लगइन कोड में उन टुकड़ों को एम्बेड करता है जो डीबगिंग की अनुमति देते हैं। स्वाभाविक रूप से, कोड का आकार बढ़ रहा है। दूसरी ओर, जब आप अनावश्यक के रूप में कोड से सभी डिबग प्रिंटलाइन को छोड़ देते हैं, तो आपको यह जानकर प्रसन्नता होगी कि परिणामस्वरूप, इंस्ट्रूमेंटेशन के साथ भी, कोड अधिक कॉम्पैक्ट हो गया है। दूसरा बिंदु इस प्लगइन और "सामान्य डीबगिंग" प्रक्रिया का उपयोग करके डिबगिंग के बीच के अंतर को चिंतित करता है। सभी को इस तथ्य के लिए उपयोग किया जाता है कि कोड एक बार और फिर क्रम में संकलित होता है, डिबगर जुड़ा होने के साथ, आप ब्रेकपॉइंट सेट कर सकते हैं और अपनी पसंद की कोई भी मेमोरी देख सकते हैं। यहां ऐसा नहीं है। आपको डिबगिंग प्रक्रिया से पहले एक ब्रेकपॉइंट सेट करने की आवश्यकता है, क्योंकि केवल उन कोड सेक्शन जिनके लिए उपयोगकर्ता की उन्हें रोकने की इच्छा पहले से ज्ञात है, इंस्ट्रूमेंटेशन के अधीन हैं। चर के मूल्यों को देखने के साथ स्थिति समान है: प्लग-इन को पहले से बताना आवश्यक है कि कौन से चर और किन स्थानों पर आप देखने / बदलने जा रहे हैं। सौभाग्य से, यह बहुत मुश्किल नहीं है।
मान लीजिए कि आप Arduino IDE के माध्यम से एक स्केच को सीवे करना जानते हैं (ठीक है, आप कभी नहीं जानते ...), अर्थात्। आपको फर्मवेयर से कोई समस्या नहीं है। मान लीजिए आपने पहले ही प्लगइन स्थापित कर लिया है, अर्थात्। सेटअप प्रक्रिया के माध्यम से चला गया। मान लीजिए कि आपके पास पहले से ही एक स्केच है जिसे आपने Arduino IDE में तैयार किया है। इस मामले में, वीएस में एक परियोजना बनाना फ़ाइल-> ओपन-> स्केच परियोजना के माध्यम से एक स्केच खोलने के लिए आता है। निर्मित परियोजना के लिए, आपको पूर्ण करने के लिए MicroDebug विकल्प सेट करने की आवश्यकता है। उसके बाद, आपके पास दो संभावनाएं हैं - वीएस के लिए क्लासिक "डीबगिंग के बिना प्रारंभ करें" और "डीबगिंग प्रारंभ करें"। पहला कोड संकलित करता है और इसे Arduino पर अपलोड करता है। दूसरा - इंस्ट्रूमेंटेशन कोड संकलित करता है और डिबगिंग सत्र शुरू करता है। डिफ़ॉल्ट रूप से, वैसे, प्लगइन प्रोग्राम को बंद करने की अनुमति नहीं देता है, भले ही आप एक ब्रेकपॉइंट सेट करें। इसका अपना तर्क है। चूंकि Arduino का उपयोग किया जाता है, उदाहरण के लिए, रोबोट परियोजनाओं में, शटडाउन दुखद परिणाम पैदा कर सकता है। कल्पना कीजिए कि आपने रोबोट के इंजन चालू किए, यह चलना शुरू हो गया और आपने कार्यक्रम को रोक दिया। क्या होगा? सीढ़ियों से गिरना? दीवार में क्रैश? एक बिल्ली में? पैर में? ब्रेकपॉइंट पर रोक को सक्षम करने के लिए, आपको प्रोजेक्ट गुणों में ट्रू ब्रेक / पॉज़ विकल्प को सही पर सेट करने की आवश्यकता है।
यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि जब आप डिबगिंग सत्र शुरू करते हैं, तो विंडोज़ की एक श्रृंखला खुलती है। सीरियल पोर्ट मॉनिटर विंडो और कई अन्य बिना असफलता के खोले जाते हैं, जिनमें से रचना वर्तमान सत्र के लिए सेटिंग्स पर निर्भर करती है। मॉनिटर विंडो बंद करने के साथ सत्र समाप्त होता है। जब खिड़की खुली होती है, तो विज़ुअल माइक्रो यह मान लेगा कि आप डिबगिंग कर रहे हैं।
अब डिबगिंग टूल के शस्त्रागार पर विचार करें जो मैंने उपयोग किया था।

ट्रैसप्वाइंट

तथाकथित ट्रेस पॉइंट, अर्थात उस कार्यक्रम के बिंदु जिसके लिए आप कार्यक्रम की कुछ स्थिति जानना चाहते हैं, लेकिन इसके निष्पादन को बाधित नहीं करना चाहेंगे। वीएस के दृष्टिकोण से, ट्रेस पॉइंट एक नियमित ब्रेकपॉइंट है, लेकिन जिसके लिए "जब ब्रेकपॉइंट हिट होता है" विंडो में "जारी निष्पादन" चेकबॉक्स होता है (बस मामले में, आप ब्रेकपॉइंट के आंवले पर राइट-क्लिक करके वहां पहुंच सकते हैं: )। VisualMicro में अनुरेखण उसी विंडो में संबंधित संदेश लिखकर किया जाता है। इस मामले में, प्रोग्राम से वेरिएबल आउटपुट करने के लिए, आपको फॉर्म {XXX} के विशेष मैक्रोज़ का उपयोग करने की आवश्यकता है, जहां XXX वेरिएबल का नाम है।

सामान्य तौर पर, जैसा कि स्क्रीनशॉट से देखा जा सकता है, परिणाम को लौटाने वाली किसी भी अभिव्यक्ति को कोष्ठक में डाला जा सकता है।
ट्रेस बिंदुओं को सेट करने और फर्मवेयर को डीबग मोड में चलाने के बाद, आप देख सकते हैं कि कैसे, जब स्थापना स्थानों से गुजरते हुए, MicroDebugTrace विंडो में

आपके द्वारा अनुरोधित चर और अभिव्यक्तियों वाले प्रारूप के संदेश, डाले जाते हैं। इसके अलावा, अनुरोध किए गए चर भी एक विशेष एक्सप्रेशन विंडो में प्रदर्शित किए जाते हैं।

ब्रेकप्वाइंट

ब्रेकप्वाइंट बहुत हद तक ट्रेस पॉइंट के समान हैं। वे बिल्कुल उसी तरह से कॉन्फ़िगर किए गए हैं, एकमात्र अंतर यह है कि आपको "जारी निष्पादन" चेकबॉक्स की जांच करने की आवश्यकता नहीं है, और जब ब्रेकपॉइंट पहुंच जाता है, तो स्केच को रोक दिया जाता है। यहां विजुअल माइक्रो की एक विशेषता को नोट करना आवश्यक है। वयस्क डिबगर के विपरीत, जिस लाइन पर ब्रेकपॉइंट खड़ा होता है उसे डीबगर बंद होने से पहले निष्पादित किया जाता है। यह कोड इंस्ट्रूमेंटेशन की विशेषताओं के कारण है। डीबगर ने स्केच को बंद करने के बाद, रोक के समय कार्यक्रम की स्थिति को देखना संभव है (लेकिन केवल उस भाग में जिसे आपने निर्दिष्ट किया था: केवल उन चर जिन्हें आपने अनुरोध किया था, उन्हें प्रदर्शित किया जाएगा, अर्थात वर्तमान ब्रेकपॉइंट के लिए चर की सूची में ठीक उसी तरह इंगित किया गया है उसी तरह से जैसे ट्रेस पॉइंट के लिए संकेत दिया गया है)। आप एक वयस्क डिबगर के रूप में चर के मूल्यों को बदल सकते हैं, लेकिन फिर से, केवल तभी जब आप इस तरह की आवश्यकता की घोषणा करते हैं। यदि डिबगर को एमके से चर लेने के लिए, उन्हें ट्रेस लाइन में {XXX} फॉर्म में निर्दिष्ट किया जाना था, तो परिवर्तन की संभावना के लिए, आपको उन्हें {XXX =?} फॉर्म में निर्दिष्ट करना होगा। वेरीएबल्स जिन्हें बदला जा सकता है, को एक्सप्रेशन विंडो में पीले रंग में हाइलाइट किया गया है। इसके अलावा, ब्रेकप्वाइंट की सामान्य क्षमताएं - हिट काउंट और सशर्त ब्रेक - समर्थित हैं।

रिपोर्ट

बॉक्स से बाहर, विज़ुअल माइक्रो तीन प्रकार की रिपोर्टों का समर्थन करता है: एनालॉग इनपुट, डिजिटल इनपुट और मुफ्त रैम की मात्रा।

पहले दो को सक्रिय रूप से उपयोग नहीं किया जा सकता है, क्योंकि वे तेजी से चलने वाली प्रक्रियाओं को डीबग करने के लिए उपयुक्त नहीं हैं (पहले में कम समय का संकल्प है, दूसरा आमतौर पर पिन पर वर्तमान तार्किक स्तर को इंगित करता है), इसलिए मैं एक आस्टसीलस्कप / तर्क विश्लेषक का उपयोग करता हूं। धीरे-धीरे चलने वाली प्रक्रियाओं का डिबगिंग लगभग हमेशा आउटपुट से जुड़े चर के संदर्भ में किया जा सकता है।
लेकिन मुझे मुफ्त मेमोरी की मात्रा पर रिपोर्ट बेहद उपयोगी लगी, क्योंकि मैंने कई बार ऐसी स्थिति में विपत्ति झेली, जिसमें स्मृति भाग गई थी। इस तरह की समस्या का पता लगाना कोई आसान काम नहीं है, क्योंकि लक्षणों की सीमा बहुत व्यापक है - एमके के सहज रीबूट से लेकर गलत व्यवहार तक "जो कभी नहीं हो सकता है।"

अन्य विशेषताएं

विज़ुअल माइक्रो में ऐसी खूबियाँ हैं, जिन्हें सूचीबद्ध करने का कोई मतलब नहीं है। मैं केवल उन लोगों पर ध्यान दूंगा जिन्हें मैंने अपने लिए संभावित रूप से उपयोगी माना है:

• विस्तार के लिए एक रूपरेखा की उपस्थिति। आप परियोजना के लिए विशिष्ट कुछ विज़ुअलाइज़ेशन पर पेंच कर सकते हैं।
  उदाहरण

  
• डिबगिंग न केवल सीरियल पोर्ट के माध्यम से, बल्कि ब्लूटूथ, एक्सबी, आईपी, सॉफ्टवेयर सीरियल के माध्यम से भी
• Teensy, Attiny, avrIO, Intel Galileo, Texas Instruments StellarPad, LaunchPad, ChipKIT / Pic32, STM32