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Longan Nanoを使ってみる 3 ～デバッガの使用方法～

Last updated at 2023-03-07Posted at 2022-02-15

全体の目次

デバッガの使用方法

Platform IOを使って、サンプルアプリケーションのビルドと実行が可能になった。
この状態で、すでにデバッガも使用可能になっているはず。

アマチュアが行う普通のマイコン開発では、LEDが光ったか程度で、良くてもprintfが使えるかどうかという事態もあるが、たった1300円で、別次元のデバッグ環境が手に入る。

このページでは、実際にサンプルプログラムを使って、デバッグの基本的な動作を説明する

注意

このページは、quiita.com で公開されています。URLがqiita.com以外のサイト、例えばjpdebug.comなどのページでご覧になっている場合、悪質な無許可転載サイトで記事を見ています。正しいURLは、https://qiita.com/BUBUBB/items/7ce85ada67a3f6d1944d です。
無許可転載サイトでの権利表記（CC BY SA 2.5、CC BY SA 3.0とCC BY SA 4.0など）は、不当な表示です。
正確な内容は、qiitaのページで参照してください。

サンプルプログラムの改変

前のページでは、Platform IOのExamplesそのままをビルドした。それでも良いのだが、変数などを追加して、変数のウオッチを確認する。何でもよいので、main関数に変数を追加しておく。例えば、次のように書き換える。（LEDの点滅が「いい感じ」になる）

static int Speed1 = 4;          // 静的変数　（最適化されて削除）
static volatile int Speed2 = 5; // 静的変数　（最適化されない）
int j = 0;              // グローバル変数

int main(void)
{
    
    longan_led_init();
    int i = 0;          // ローカル変数
    while(1){
        /* turn on builtin led */
        for (i = 0;i<10;i++) {
            longan_led_on();
            delay_1ms(i*Speed1);
            longan_led_off();
            delay_1ms((10-i)*Speed1);
        }
        /* turn off uiltin led */
        for (j = 0;j<10;j++) {
            longan_led_off();
            delay_1ms(j*Speed2);
            longan_led_on();
            delay_1ms((10-j)*Speed2);
        }        
        longan_led_off();
        delay_1ms(100);
    }
}

ビルド

ソースコードを適当に変更したら、ビルドする。

コンソールには、ビルドの進捗が表示される。コンパイルエラーが出たら修正するのは言うまでもない。

 :
 :
Verbose mode can be enabled via `-v, --verbose` option
CONFIGURATION: https://docs.platformio.org/page/boards/gd32v/sipeed-longan-nano.html
PLATFORM: GigaDevice GD32V (1.2.1) > Sipeed Longan Nano
Info : flash size = 128kbytes
cleared protection for sectors 0 through 127 on flash bank 0
Info : JTAG tap: auto0.tap tap/device found: 0x790007a3 (mfg: 0x3d1 (GigaDevice Semiconductor (Beijing)), part: 0x9000, ver: 0x7)
Error: Trying to use configured scan chain anyway...
Warn : Bypassing JTAG setup events due to errors
** Programming Started **
auto erase enabled
wrote 7168 bytes from file .pio\build\sipeed-longan-nano\firmware.elf in 1.937121s (3.614 KiB/s)
** Programming Finished **
** Verify Started **
verified 6584 bytes in 0.337878s (19.030 KiB/s)
** Verified OK **
Info : Hart 0 unexpectedly reset!
Info : Note: Hart is halted due to the halt-on-reset bit is set,please continue your  program by appropriate debugger commands or operations!!
================================== [SUCCESS] Took 25.85 seconds ==================================

ビルドが完了したら、Longan Nano上でプログラムが実行されるのを確認しておく。

デバッグ実行

デバッグは、VSCodeの[実行]>[デバッグの開始]から行う。

ワークスペース中に、複数のプロジェクトが存在する場合、[実行とデバッグ]タブのドロップダウンから、デバッグ対象のプロジェクトを選択する。

デバッグが開始されると、mainの先頭でプログラムは停止する。

基本操作

デバッガのデフォルトでの画面構成は次の通り。一般的な機能は一通りそろっている。

実行に関する操作

プログラムの実行や停止を行う主な操作は次の通り。

キー	アイコン	動作
F10		ステップオーバー実行
F11		ステップ実行(関数にステップインする)
SHIFT+F11		ステップアウト実行
F5		実行

デバッガ制御に関する操作

デバッガ自体を止めたり、最初からデバッグをやり直すなどの制御は次の通り。

キー	アイコン	動作
F5		実行
SHIFT+F5		デバッグの停止
CTRL+SHIFT+F5		デバッグの再起動

ブレイクポイント

Longan Nanoでは、ハードウェアブレイクポイントとして、最大４か所のブレイクポイントが設定できる。4か所を超えて設定すると、デバッガは開始できない。最も一般的な、行にブレイクポイントを設定する場合は、ソースコードペインの行番号の左側をクリックする。

ブレイクポイントには、条件が指定できる。ブレイクポイントの一覧で、設定済みのブレイクポイントを選択、条件の編集をクリック。ソースコードペインに、ドロップダウンが表示されるので、必要な条件を選択、右側に条件式を指定する。
下の画面では、114行目のif 文は、 prevModeという変数が1の場合にのみブレイクポイントで停止する。(C/C++の比較演算子、== も使用できる）

条件	意味
式	条件式を指定し、変数などが条件を満たした時に停止する。例：val >= 1
ヒットカウント	所定の回数、この行を通過したら停止する
ログメッセージ	LonganNanoのデバッガでは使用できない？

変数のウオッチ

変数はいくつかの方法で確認することができる。

変数ペイン

変数ペインには、現在定義されている変数（システム定義のものも含む）が表示される。ただし、GlobalなStatic変数は表示されないようだ。

Local のツリーには、現在表示している関数で使用されている関数が表示される。この内容は、関数にステップインしたり、コールスタックペインで、関数を切り替えると変更されるので、同じ名前のローカル変数などがある場合には注意が必要

ウォッチ式ペイン

ウオッチ式ペインには、ユーザーが事前に登録した変数を表示し続ける。この変数は関数をステップインしたり、コールスタックで注目している関数を切り替えても変化しない。常に、変数を監視し続けることができる。
ウオッチする変数を追加するには、ウォッチ式ペイン右上の＋ボタンをクリック、ウォッチ対象の式を追加する。ここには変数名を書くが、最適化されてしまった変数は監視できない。例えば、下の画像では、 iSpeed1は最適化されてしまった変数なので監視できない。（と表示される。

簡単な式も設定できる。例えば、j * Speed2　などと、変数を使った式を指定できる。（最適化済みの変数は式に使用できないので、i * Sepped1などは使用できない）
関数も、最適化されて失われていなければ使用できるようだが、突然デバッガが終了する、しばらくの間フリーズするなど動作が不安定なので使用できないと思ったほうが良い。

マウスホバー

変数の上にマウスカーソル（キャレット）を重ねると、変数の内容が表示される。下の画像では、 i　の右上に変数iの内容である２が表示されている。

PERIPHERALS

PERIPHERALSペインでは、CPUの周辺機器レジスタ報が確認できる。Longan NANOでは、APIを使って制御を行うことを推奨しているのか、あまり直接このレジスタに関して説明しているページが少ないように感じる。こうしたレジスタについて独立したドキュメントではなく、Firmware Library User Guideの一部に掲載されている。

実際のところ、APIだけで制御できるので、直接周辺機器レジスタを操作する（このデバッグ情報を使う）ことは少ないかもしれない。

例えば、GPIOCについては、このように状態が確認できる。

実際にI/O操作を行った際の様子が次の画面コピー。
ISTAT（GPIO port input status register）とOCTL(GPIO port output control register）が、GPIO_BC(LED_PIN_PORT) = LED_PINの前後で変換する。
GPIO_BCは、BCレジスタ（GPIO port bit clear register）に対して書き込みを行う命令だが、BCレジスタはwrite onlyなので表示されない。その代わりにISTATとOCTRLに変化が表示される。

コールスタック

コールスタックペインでは関数の呼び出し経路が表示される。それぞれの関数をクリックすると、対応するソースコードが右側のソースコードペインに表示され、同時に変数ペインの内容も選択された関数にあわせて変更される。

ここまででできたこと

デバッガを使ってプログラムを実行し、停止し、変数の内容が確認できるようになった。

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Longan Nanoを使ってみる 4 ～printfを使ったデバッグ～

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