假日嵌入式系統工程師：SEGGER RTT (3)
假日嵌入式系統工程師：SEGGER RTT (3)
專業的Trace系統
在前面的文章[1][2]，我介紹怎麼用SEGGER RTT搭配printf()。這個方法有幾個明顯的缺點：- printf()需要Data memory存format字串，在SRAM受限的場合會很傷腦筋
- printf()需要花時間產生字串
- 舉例來說，產生十進位數值(%d)一定不是瑣碎的工作
printf("idx1=%d, idx2=%d\n", idx1, idx2);
- ID碼，表示format string是哪一個
- ID=1 -> “idx1=%d, idx2=%d\n”
- 參數
- idx1
- idx2
MCU-Side 程式
和所有通訊系統一樣，發送端比較簡單。我們定義一道macro來產生ID，裡面包括magic number來讓PC偵測trace起點，以及trace-ID本體。程式的主體是一個loop，透過SEGGER_RTT_Write不停送出 {ID, i, i<<16}。如果接收端能正確解出來，那我們就成功了。#define MK_TRACE_HEADER(id) ((0xABCD<<16) | ((id)<<0))
int main(void)
{
unsigned int buf_idx = 0;
while(1) {
unsigned int i;
for(i=0; i<256; i++) {
unsigned int log_buf[3] = {
MK_TRACE_HEADER(0x1),
i,
i<<16,
};
SEGGER_RTT_Write(buf_idx, log_buf, sizeof(log_buf));
nrf_delay_ms(100);
}
}
}
PC-Side 程式
上篇文章用的telnetlib在這裡行不通，因為我試過。我發現byte value如果是0/255會被telnetlib過濾（也許是telnet protocol）。所以我往底層走，直接用SOCKS API：import socket
import array
import struct
def socket_version():
sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
sock.connect(('127.0.0.1', 19021))
while True:
incoming_data = sock.recv(1024)
if incoming_data != None:
trace_parsing(incoming_data)
def main():
os.system('taskkill -im jlink.exe')
os.system(r'start "" "c:\Program Files (x86)\SEGGER\JLink_V510i\JLink.exe" -device nrf51822 -if swd -speed 4000 -autoconnect 1')
time.sleep(1)
socket_version()
def trace_data_lookup(trace_id):
trace_dict = [
{'len': 1}, # 0x0000
{'len': 2}, # 0x0001
]
return trace_dict[trace_id]['len']
def trace_parsing(incoming_data):
# Incoming data plus existing buffer
buf = trace_parsing.buf + incoming_data
while True:
# Check whether there's sufficient data in buf
if len(buf) < 4:
break
# Get the control word from buffer
ctrl_word = struct.unpack('I', buf[0:4])[0]
magic_word = (ctrl_word >> 16) & 0xFFFF # bit[31:16]
trace_id = (ctrl_word >> 0) & 0xFFFF # bit[15:0]
# Magic word should be 0xABCD, if not matched, omit 1byte here (because the RTT buffer is not 4 byte sync)
if magic_word != 0xABCD:
buf = buf[1:]
continue
# Check whether there's sufficient words in buf (4byte_header + num_word)
trace_len = trace_data_lookup(trace_id)
packet_len = 4 + trace_len*4
if len(buf) >= packet_len:
trace_body = buf[4:packet_len]
emit_trace(trace_id, trace_body)
buf = buf[packet_len:]
else:
break
# Keep uncompleted buffer to static buf
trace_parsing.buf = buf
trace_parsing.buf = ''
上面function的trace_parsing.buf很像C的static variable，紀錄哪些資料還沒分析過。因為我們的trace header是4 bytes，所以第一步要先看buffer size有沒有超過4，有才繼續做。
解析header沒那麼單純，因為接收端看到的byte[0]可能和傳送端不同步，也可能有0/1/2/3 bytes offset。所以用Python struct library解析的header，要先檢察bit[31:16]是0xABCD才是合法的header。如果magic number錯誤就丟掉一個byte，然後再解析header。
解到正確的header以後，就拿得到trace-ID，然後就能用trace_data_look()看看長度。如果buffer的資料夠了，就呼叫emit_trace()產生字串：
def emit_trace(trace_id, trace_body):
trace_len = trace_data_lookup(trace_id)
struct_fmt = '%dI' % trace_len
args = struct.unpack(struct_fmt, trace_body)
if trace_id == 0x0000:
print('[TRC 0x0001] arg0=%08X, arg1=%08X' % args)
else:
print('[TRC #%d]' % trace_id),
for i, arg in enumerate(args):
print('arg%d=0x%08X, ' % (i, arg)),
print('')
結論
這邊提出的框架非常簡單易用，想做什麼後處理都可以。比如想收集滿一些資料即時畫FFT plot也都沒問題。我覺得這個是我最終滿意的用法。SEGGER SystemView也是用同個思路，做出RTOS online monitor。- Pro
- 省code size
- 省data memory size
- 省MCU-cycles
- 容易做後處理
- 這些code可以嵌在程式裡，日後做分析都可以
- Cons
- Trace的程式和分析的程式分散在兩個地方，比較難coding & maintain
- 需要一顆
貴森森的SEGGER JLINK才能用這招 (UART版只要一顆便宜的FTDI晶片)
Reference
[1]: SEGGER-RTT (1), http://lihgong.blogspot.com/2016/04/segger-rtt-1.html[2]: SEGGER-RTT (2), http://lihgong.blogspot.com/2016/04/segger-rtt-2.html
[3]: SEGGER’s RTT introduction website, https://www.segger.com/jlink-rtt.html
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