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使用调试器
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:link_to_translation:`en:[English]`
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本节介绍以下几种配置和运行调试器的方法:
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* :ref:`jtag-debugging-using-debugger-eclipse`
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* :ref:`jtag-debugging-using-debugger-command-line`
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* :ref:`jtag-debugging-with-idf-py`
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关于如何使用 VS Code 进行调试,请参阅文档 `使用 VS Code 调试 <https://github.com/espressif/vscode-esp-idf-extension/blob/master/docs/DEBUGGING.md>`__。
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.. _jtag-debugging-using-debugger-eclipse:
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使用 Eclipse 调试
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.. note::
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建议首先通过 :ref:`idf.py <jtag-debugging-with-idf-py>` 或 :ref:`命令行 <jtag-debugging-using-debugger-command-line>` 检查调试器是否正常工作,然后再转到使用 :ref:`Eclipse <jtag-debugging-using-debugger-eclipse>` 平台。
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作为一款集成开发环境 (IDE),Eclipse 提供了一套强大的工具,用于开发和调试软件应用程序。对于 ESP-IDF 应用程序,`IDF Eclipse 插件 <https://github.com/espressif/idf-eclipse-plugin>`_ 提供了两种调试方式:
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1. `ESP-IDF GDB OpenOCD 调试 <https://github.com/espressif/idf-eclipse-plugin/blob/master/docs/OpenOCD%20Debugging.md#esp-idf-gdb-openocd-debugging>`_
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2. GDB 硬件调试
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默认情况下,Eclipse 通过 GDB 硬件调试插件支持 OpenOCD 调试。该调试方式需要从命令行启动 OpenOCD 服务器,并在 Eclipse 中配置 GDB 客户端,整个过程耗时且容易出错。
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为了使调试过程更加容易,`IDF Eclipse 插件 <https://github.com/espressif/idf-eclipse-plugin>`_ 提供了定制的 ESP-IDF GDB OpenOCD 调试功能,支持在 Eclipse 内部配置好 OpenOCD 服务器和 GDB 客户端。该插件已经设置好所有必需的配置参数,点击一个按钮即可开始调试。
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因此,建议通过 `IDF Eclipse 插件 <https://github.com/espressif/idf-eclipse-plugin>`_ 进行 `ESP-IDF GDB OpenOCD 调试 <https://github.com/espressif/idf-eclipse-plugin/blob/master/docs/OpenOCD%20Debugging.md#esp-idf-gdb-openocd-debugging>`__。
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**GDB 硬件调试**
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.. note::
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只有在无法使用 `ESP-IDF GDB OpenOCD 调试 <https://github.com/espressif/idf-eclipse-plugin/blob/master/docs/OpenOCD%20Debugging.md#esp-idf-gdb-openocd-debugging>`_ 的情况下,才建议使用 GDB 硬件调试。
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首先,打开 Eclipse,选择 ``Help`` > ``Install New Software`` 来安装 ``GDB Hardware Debugging`` 插件。
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安装完成后,按照以下步骤配置调试会话。请注意,一些配置参数是通用的,有些则针对特定项目。我们会通过配置 "blink" 示例项目的调试环境来进行展示,请先按照 `Eclipse Plugin <https://github.com/espressif/idf-eclipse-plugin/blob/master/README_CN.md>`_ 介绍的方法将该示例项目添加到 Eclipse 的工作空间。示例项目 :example:`get-started/blink` 的源代码可以在 ESP-IDF 仓库的 :idf:`examples` 目录下找到。
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1. 在 Eclipse 中,进入 ``Run`` > ``Debug Configuration``,会出现一个新的窗口。在窗口的左侧窗格中,双击 ``GDB Hardware Debugging`` (或者选择 ``GDB Hardware Debugging`` 然后按下 ``New`` 按钮)来新建一个配置。
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2. 在右边显示的表单中,``Name:`` 一栏中输入配置的名称,例如: “Blink checking”。
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3. 在下面的 ``Main`` 选项卡中, 点击 ``Project:`` 边上的 ``Browse`` 按钮,然后选择当前的 ``blink`` 项目。
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4. 在下一行的 ``C/C++ Application:`` 中,点击 ``Browse`` 按钮,选择 ``blink.elf`` 文件。如果 ``blink.elf`` 文件不存在,那么很有可能该项目还没有编译,请参考 `Eclipse Plugin <https://github.com/espressif/idf-eclipse-plugin/blob/master/README_CN.md>`_ 指南中的介绍。
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5. 最后,在 ``Build (if required) before launching`` 下面点击 ``Disable auto build``。
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上述步骤 1 - 5 的示例输入如下图所示。
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.. figure:: ../../../_static/hw-debugging-main-tab.jpg
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:align: center
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:alt: Configuration of GDB Hardware Debugging - Main tab
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:figclass: align-center
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GDB 硬件调试的配置 - Main 选项卡
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6. 点击 ``Debugger`` 选项卡,在 ``GDB Command`` 栏中输入 ``{IDF_TARGET_TOOLCHAIN_PREFIX}-gdb`` 来调用调试器。
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7. 更改 ``Remote host`` 的默认配置,在 ``Port number`` 下面输入 ``3333``。
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上述步骤 6 - 7 的示例输入如下图所示。
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.. figure:: ../../../_static/hw-debugging-debugger-tab.jpg
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:align: center
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:alt: Configuration of GDB Hardware Debugging - Debugger tab
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:figclass: align-center
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GDB 硬件调试的配置 - Debugger 选项卡
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8. 最后一个需要更改默认配置的选项卡是 ``Startup`` 选项卡。在 ``Initialization Commands`` 下,取消选中 ``Reset and Delay (seconds)`` 和 ``Halt``,然后在下面一栏中输入以下命令:
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::
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mon reset halt
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maintenance flush register-cache
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set remote hardware-watchpoint-limit 2
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.. note::
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如果想在启动新的调试会话之前自动更新闪存中的镜像,请在 ``Initialization Commands`` 文本框的开头添加以下命令行::
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mon reset halt
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mon program_esp ${workspace_loc:blink/build/blink.bin} 0x10000 verify
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有关 ``program_esp`` 命令的说明请参考 :ref:`jtag-upload-app-debug` 章节。
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9. 在 ``Load Image and Symbols`` 下,取消选中 ``Load image`` 选项。
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10. 在同一个选项卡中继续往下浏览,建立一个初始断点用来在调试器复位后暂停 CPU。插件会根据 ``Set break point at:`` 一栏中输入的函数名,在该函数的开头设置断点。选中这一选项,并在相应的字段中输入 ``app_main``。
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11. 选中 ``Resume`` 选项,这会使得程序在每次调用步骤 8 中的 ``mon reset halt`` 后恢复,然后在 ``app_main`` 的断点处停止。
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上述步骤 8 - 11 的示例输入如下图所示。
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.. figure:: ../../../_static/hw-debugging-startup-tab.jpg
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:align: center
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:alt: Configuration of GDB Hardware Debugging - Startup tab
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:figclass: align-center
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GDB 硬件调试的配置 - Startup 选项卡
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上面的启动序列看起来有些复杂,如果你对其中的初始化命令不太熟悉,请查阅 :ref:`jtag-debugging-tip-debugger-startup-commands` 章节获取更多说明。
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12. 如果前面已经完成 :ref:`jtag-debugging-configuring-target` 中介绍的步骤,目标正在运行并准备好与调试器进行对话,那么点击 ``Debug`` 按钮直接进行调试。如果尚未完成前面步骤,请点击 ``Apply`` 按钮保存配置,返回 :ref:`jtag-debugging-configuring-target` 章节进行配置,最后再回到这里开始调试。
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一旦所有 1-12 的配置步骤都已经完成,Eclipse 就会打开 ``Debug`` 视图,如下图所示。
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.. figure:: ../../../_static/debug-perspective.jpg
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:align: center
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:alt: Debug Perspective in Eclipse
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:figclass: align-center
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Eclipse 中的调试视图
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如果不太了解 GDB 的常用方法,请查阅 :ref:`jtag-debugging-examples-eclipse` 文章中的调试示例章节 :ref:`jtag-debugging-examples`。
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.. _jtag-debugging-using-debugger-command-line:
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使用命令行调试
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1. 为了能够启动调试会话,需要先启动并运行目标,如果还没有完成,请按照 :ref:`jtag-debugging-configuring-target` 中的介绍进行操作。
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.. highlight:: bash
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2. 打开一个新的终端会话并前往待调试的项目目录,比如:
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::
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cd ~/esp/blink
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.. highlight:: none
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3. 当启动调试器时,通常需要提供几个配置参数和命令,为了避免每次都在命令行中逐行输入这些命令,你可以新建一个配置文件,并将其命名为 ``gdbinit``:
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::
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target remote :3333
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set remote hardware-watchpoint-limit 2
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mon reset halt
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maintenance flush register-cache
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thb app_main
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c
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将此文件保存在当前目录中。
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有关 ``gdbinit`` 文件内部的更多详细信息,请参阅 :ref:`jtag-debugging-tip-debugger-startup-commands` 章节。
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.. highlight:: bash
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4. 准备好启动 GDB,请在终端中输入以下内容:
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::
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{IDF_TARGET_TOOLCHAIN_PREFIX}-gdb -x gdbinit build/blink.elf
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.. highlight:: none
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5. 如果前面的步骤已经正确完成,你会看到如下所示的输出日志,在日志的最后会出现 ``(gdb)`` 提示符:
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::
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user-name@computer-name:~/esp/blink$ {IDF_TARGET_TOOLCHAIN_PREFIX}-gdb -x gdbinit build/blink.elf
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GNU gdb (crosstool-NG crosstool-ng-1.22.0-61-gab8375a) 7.10
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Copyright (C) 2015 Free Software Foundation, Inc.
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License GPLv3+: GNU GPL version 3 or later <http://gnu.org/licenses/gpl.html>
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This is free software: you are free to change and redistribute it.
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There is NO WARRANTY, to the extent permitted by law. Type "show copying"
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and "show warranty" for details.
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This GDB was configured as "--host=x86_64-build_pc-linux-gnu --target={IDF_TARGET_TOOLCHAIN_PREFIX}".
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Type "show configuration" for configuration details.
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For bug reporting instructions, please see:
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<http://www.gnu.org/software/gdb/bugs/>.
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Find the GDB manual and other documentation resources online at:
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<http://www.gnu.org/software/gdb/documentation/>.
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For help, type "help".
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Type "apropos word" to search for commands related to "word"...
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Reading symbols from build/blink.elf...done.
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0x400d10d8 in esp_vApplicationIdleHook () at /home/user-name/esp/esp-idf/components/{IDF_TARGET_PATH_NAME}/./freertos_hooks.c:52
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52 asm("waiti 0");
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JTAG tap: {IDF_TARGET_PATH_NAME}.cpu0 tap/device found: 0x120034e5 (mfg: 0x272 (Tensilica), part: 0x2003, ver: 0x1)
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JTAG tap: {IDF_TARGET_PATH_NAME}.slave tap/device found: 0x120034e5 (mfg: 0x272 (Tensilica), part: 0x2003, ver: 0x1)
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{IDF_TARGET_PATH_NAME}: Debug controller was reset (pwrstat=0x5F, after clear 0x0F).
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{IDF_TARGET_PATH_NAME}: Core was reset (pwrstat=0x5F, after clear 0x0F).
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{IDF_TARGET_PATH_NAME} halted. PRO_CPU: PC=0x5000004B (active) APP_CPU: PC=0x00000000
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{IDF_TARGET_PATH_NAME}: target state: halted
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{IDF_TARGET_PATH_NAME}: Core was reset (pwrstat=0x1F, after clear 0x0F).
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Target halted. PRO_CPU: PC=0x40000400 (active) APP_CPU: PC=0x40000400
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{IDF_TARGET_PATH_NAME}: target state: halted
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Hardware assisted breakpoint 1 at 0x400db717: file /home/user-name/esp/blink/main/./blink.c, line 43.
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0x0: 0x00000000
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Target halted. PRO_CPU: PC=0x400DB717 (active) APP_CPU: PC=0x400D10D8
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[New Thread 1073428656]
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[New Thread 1073413708]
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[New Thread 1073431316]
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[New Thread 1073410672]
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[New Thread 1073408876]
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[New Thread 1073432196]
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[New Thread 1073411552]
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[Switching to Thread 1073411996]
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Temporary breakpoint 1, app_main () at /home/user-name/esp/blink/main/./blink.c:43
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43 xTaskCreate(&blink_task, "blink_task", 512, NULL, 5, NULL);
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(gdb)
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注意上面日志的倒数第三行显示了调试器已经在 ``app_main()`` 函数的断点处停止,该断点在 ``gdbinit`` 文件中设定。由于处理器已经暂停运行,LED 不会再闪烁。如果你的 LED 也停止了闪烁,则可以开始调试。
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如果不太了解 GDB 的常用方法,请查阅 :ref:`jtag-debugging-examples-command-line` 文章中的调试示例章节 :ref:`jtag-debugging-examples`。
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.. _jtag-debugging-with-idf-py:
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使用 idf.py 进行调试
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你还可以使用 ``idf.py`` 更方便地执行上述提到的调试命令,可以使用以下命令:
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1. ``idf.py openocd``
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在终端中运行 OpenOCD,其配置信息来源于环境变量或者命令行。默认会使用 ``OPENOCD_SCRIPTS`` 环境变量中指定的脚本路径,它是由 ESP-IDF 项目仓库中的导出脚本(``export.sh`` or ``export.bat``)添加到系统环境变量中的。
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当然,你可以在命令行中通过 ``--openocd-scripts`` 参数来覆盖这个变量的值。
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.. include:: {IDF_TARGET_PATH_NAME}.inc
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:start-after: idf-py-openocd-default-cfg
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:end-before: ---
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至于当前开发板的 JTAG 配置,请使用环境变量 ``OPENOCD_COMMANDS`` 或命令行参数 ``--openocd-commands``。如果这两者都没有被定义,那么 OpenOCD 会使用 |idf-py-def-cfg| 参数来启动。
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2. ``idf.py gdb``
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根据当前项目的 elf 文件自动生成 GDB 启动脚本,然后会按照 :ref:`jtag-debugging-using-debugger-command-line` 中所描述的步骤启动 GDB。
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3. ``idf.py gdbtui``
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和步骤 2 相同,但是会在启动 GDB 的时候传递 ``tui`` 参数,这样可以方便在调试过程中查看源代码。
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4. ``idf.py gdbgui``
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启动 `gdbgui <https://www.gdbgui.com>`_,在浏览器中打开调试器的前端界面。请在运行安装脚本时添加 "--enable-gdbgui" 参数,即运行 ``install.sh --enable-gdbgui``,从而确保支持 ``gdbgui`` 选项。
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上述这些命令也可以合并到一起使用,``idf.py`` 会自动将后台进程(比如 openocd)最先运行,交互式进程(比如 GDB,monitor)最后运行。
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常用的组合命令如下所示::
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idf.py openocd gdbgui monitor
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上述命令会将 OpenOCD 运行至后台,然后启动 `gdbgui <https://www.gdbgui.com>`_ 打开一个浏览器窗口,显示调试器的前端界面,最后在活动终端打开串口监视器。
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