IDF 监视器

[English]

IDF 监视器是一个串行终端程序,用于收发目标设备串口的串行数据,IDF 监视器同时还兼具 IDF 的其他特性。

在 IDF 中调用以下目标函数可以启用此监视器:

  • 若使用 CMake 编译系统,则请调用idf.py monitor

  • 若使用传统 GNU Make 编译系统,请调用make monitor

操作快捷键

为了方便与 IDF 监视器进行交互,请使用表中给出的快捷键。

快捷键

操作

描述

Ctrl+]

退出监视器程序

Ctrl+T

菜单退出键

按下如下给出的任意键,并按指示操作。

  • Ctrl+T

将菜单字符发送至远程

  • Ctrl+]

将 exit 字符发送至远程

  • Ctrl+P

重置目标设备,进入 Bootloader,通过 RTS 线暂停应用程序

重置目标设备,通过 RTS 线(如已连接)进入 Bootloader,此时开发板不运行任何程序。等待其他设备启动时可以使用此操作。

  • Ctrl+R

通过 RTS 线重置目标设备

重置设备,并通过 RTS 线(如已连接)重新启动应用程序。

  • Ctrl+F

编译并烧录此项目

暂停 idf_monitor,运行 idf.py flash 目标,然后恢复 idf_monitor。任何改动的源文件都会被重新编译,然后重新烧录。

  • Ctrl+A (A)

仅编译及烧录应用程序

暂停 idf_monitor,运行 app-flash 目标,然后恢复 idf_monitor。 这与 flash 类似,但只有主应用程序被编译并被重新烧录。

  • Ctrl+Y

停止/恢复日志输出在屏幕上打印

激活时,会丢弃所有传入的串行数据。允许在不退出监视器的情况下快速暂停和检查日志输出。

  • Ctrl+L

停止/恢复向文件写入日志输出

在工程目录下创建一个文件,用于写入日志输出。可使用快捷键停止/恢复该功能(退出 IDF 监视器也会终止该功能)

  • Ctrl+H (H)

显示所有快捷键

除了 Ctrl-]Ctrl-T,其他快捷键信号会通过串口发送到目标设备。

兼具 IDF 特性

自动解码地址

ESP-IDF 输出形式为 0x4_______ 的十六进制代码地址后,IDF 监视器将使用 addr2line 查找该地址在源代码中的位置和对应的函数名。

ESP-IDF 应用程序发生 crash 和 panic 事件时,将产生如下的寄存器转储和回溯:

Guru Meditation Error of type StoreProhibited occurred on core  0. Exception was unhandled.
Register dump:
PC      : 0x400f360d  PS      : 0x00060330  A0      : 0x800dbf56  A1      : 0x3ffb7e00
A2      : 0x3ffb136c  A3      : 0x00000005  A4      : 0x00000000  A5      : 0x00000000
A6      : 0x00000000  A7      : 0x00000080  A8      : 0x00000000  A9      : 0x3ffb7dd0
A10     : 0x00000003  A11     : 0x00060f23  A12     : 0x00060f20  A13     : 0x3ffba6d0
A14     : 0x00000047  A15     : 0x0000000f  SAR     : 0x00000019  EXCCAUSE: 0x0000001d
EXCVADDR: 0x00000000  LBEG    : 0x4000c46c  LEND    : 0x4000c477  LCOUNT  : 0x00000000

Backtrace: 0x400f360d:0x3ffb7e00 0x400dbf56:0x3ffb7e20 0x400dbf5e:0x3ffb7e40 0x400dbf82:0x3ffb7e60 0x400d071d:0x3ffb7e90

IDF 监视器为寄存器转储补充如下信息:

Guru Meditation Error of type StoreProhibited occurred on core  0. Exception was unhandled.
Register dump:
PC      : 0x400f360d  PS      : 0x00060330  A0      : 0x800dbf56  A1      : 0x3ffb7e00
0x400f360d: do_something_to_crash at /home/gus/esp/32/idf/examples/get-started/hello_world/main/./hello_world_main.c:57
(inlined by) inner_dont_crash at /home/gus/esp/32/idf/examples/get-started/hello_world/main/./hello_world_main.c:52
A2      : 0x3ffb136c  A3      : 0x00000005  A4      : 0x00000000  A5      : 0x00000000
A6      : 0x00000000  A7      : 0x00000080  A8      : 0x00000000  A9      : 0x3ffb7dd0
A10     : 0x00000003  A11     : 0x00060f23  A12     : 0x00060f20  A13     : 0x3ffba6d0
A14     : 0x00000047  A15     : 0x0000000f  SAR     : 0x00000019  EXCCAUSE: 0x0000001d
EXCVADDR: 0x00000000  LBEG    : 0x4000c46c  LEND    : 0x4000c477  LCOUNT  : 0x00000000

Backtrace: 0x400f360d:0x3ffb7e00 0x400dbf56:0x3ffb7e20 0x400dbf5e:0x3ffb7e40 0x400dbf82:0x3ffb7e60 0x400d071d:0x3ffb7e90
0x400f360d: do_something_to_crash at /home/gus/esp/32/idf/examples/get-started/hello_world/main/./hello_world_main.c:57
(inlined by) inner_dont_crash at /home/gus/esp/32/idf/examples/get-started/hello_world/main/./hello_world_main.c:52
0x400dbf56: still_dont_crash at /home/gus/esp/32/idf/examples/get-started/hello_world/main/./hello_world_main.c:47
0x400dbf5e: dont_crash at /home/gus/esp/32/idf/examples/get-started/hello_world/main/./hello_world_main.c:42
0x400dbf82: app_main at /home/gus/esp/32/idf/examples/get-started/hello_world/main/./hello_world_main.c:33
0x400d071d: main_task at /home/gus/esp/32/idf/components/esp32/./cpu_start.c:254

IDF 监视器在后台运行以下命令,解码各地址:

xtensa-esp32-elf-addr2line -pfiaC -e build/PROJECT.elf ADDRESS

配置 GDBStub 以启用 GDB

默认情况下,如果 ESP-IDF 应用程序发生 crash 事件,panic 处理器将在串口上打印相关寄存器和堆栈转储(类似上述情况),然后重置开发板。

或者选择配置 panic 处理器以运行 GDBStub,GDBStub 工具可以与 GDB 项目调试器进行通信,允许读取内存、检查调用堆栈帧和变量等。GDBStub 虽然没有 JTAG 通用,但不需要使用特殊硬件。

如需启用 GDBStub,请运行 idf.py menuconfig (适用于 CMake 编译系统),并将 CONFIG_ESP_SYSTEM_PANIC 选项设置为 Invoke GDBStub

在这种情况下,如果 panic 处理器被触发,只要 IDF 监视器监控到 GDBStub 已经加载,panic 处理器就会自动暂停串行监控并使用必要的参数运行 GDB。GDB 退出后,通过 RTS 串口线复位开发板。如果未连接 RTS 串口线,请按复位键,手动复位开发板。

IDF 监控器在后台运行如下命令:

xtensa-esp32-elf-gdb -ex "set serial baud BAUD" -ex "target remote PORT" -ex interrupt build/PROJECT.elf

输出筛选

IDF 监视器有两种启用方式:运行 idf.py monitor PRINT_FILTER="" (适用于 CMake) 或者 make monitor PRINT_FILTER="" (适用于传统 GNU Make),其中,--print-filter 是输出筛选的参数。参数默认值为空字符串,可打印任何内容。

若需对打印内容设置限制,可指定 <tag>:<log_level> 等选项,其中 <tag> 是标签字符串,<log_level>{N, E, W, I, D, V, *} 集合中的一个字母,指的是 日志 级别。

例如,PRINT_FILTER="tag1:W" 只匹配并打印 ESP_LOGW("tag1", ...) 所写的输出,或者写在较低冗余级别的输出,即 ESP_LOGE("tag1", ...)。请勿指定 <log_level> 或使用冗余级别默认值 *

注解

编译时,可以使用主日志在 日志库 中禁用不需要的输出。也可以使用 IDF 监视器筛选输出来调整筛选设置,且无需重新编译应用程序。

应用程序标签不能包含空格、星号 *、冒号 :,以便兼容输出筛选功能。

如果应用程序输出的最后一行后面没有回车,可能会影响输出筛选功能,即,监视器开始打印该行,但后来发现该行不应该被写入。这是一个已知问题,可以通过添加回车来避免此问题(特别是在没有输出紧跟其后的情况下)。

筛选规则示例

  • * 可用于匹配任何类型标签。但 PRINT_FILTER="*:I tag1:E" 打印关于 tag1 的输出时会报错,这是因为 tag1 规则比 * 规则的优先级高。

  • 默认规则(空)等价于 *:V,因为在冗余级别或更低级别匹配任意标签即意味匹配所有内容。

  • "*:N" 不仅抑制了日志功能的输出,也抑制了 printf 的打印输出。为了避免这一问题,请使用 *:E 或更高的冗余级别。

  • 规则 "tag1:V""tag1:v""tag1:""tag1:*""tag1" 等同。

  • 规则 "tag1:W tag1:E" 等同于 "tag1:E",这是因为后续出现的具有相同名称的标签会覆盖掉前一个标签。

  • 规则 "tag1:I tag2:W" 仅在 Info 冗余级别或更低级别打印 tag1,在 Warning 冗余级别或更低级别打印 tag2

  • 规则 "tag1:I tag2:W tag3:N" 在本质上等同于上一规则,这是因为 tag3:N 指定 tag3 不打印。

  • tag3:N 在规则 "tag1:I tag2:W tag3:N *:V" 中更有意义,这是因为如果没有 tag3:Ntag3 信息就可能打印出来了;tag1tag2 错误信息会打印在指定的冗余级别(或更低级别),并默认打印所有内容。

高级筛选规则示例

如下日志是在没有设置任何筛选选项的情况下获得的:

load:0x40078000,len:13564
entry 0x40078d4c
E (31) esp_image: image at 0x30000 has invalid magic byte
W (31) esp_image: image at 0x30000 has invalid SPI mode 255
E (39) boot: Factory app partition is not bootable
I (568) cpu_start: Pro cpu up.
I (569) heap_init: Initializing. RAM available for dynamic allocation:
I (603) cpu_start: Pro cpu start user code
D (309) light_driver: [light_init, 74]:status: 1, mode: 2
D (318) vfs: esp_vfs_register_fd_range is successful for range <54; 64) and VFS ID 1
I (328) wifi: wifi driver task: 3ffdbf84, prio:23, stack:4096, core=0

PRINT_FILTER="wifi esp_image:E light_driver:I" 筛选选项捕获的输出如下所示:

E (31) esp_image: image at 0x30000 has invalid magic byte
I (328) wifi: wifi driver task: 3ffdbf84, prio:23, stack:4096, core=0

PRINT_FILTER="light_driver:D esp_image:N boot:N cpu_start:N vfs:N wifi:N *:V" 选项的输出如下:

load:0x40078000,len:13564
entry 0x40078d4c
I (569) heap_init: Initializing. RAM available for dynamic allocation:
D (309) light_driver: [light_init, 74]:status: 1, mode: 2

IDF 监视器已知问题

Windows 环境下已知问题

  • 若在 Windows 环境下,出现 “winpty: command not found” 错误,请运行 pacman -S winpty 进行修复。

  • 由于 Windows 控制台限制,有些箭头键及其他一些特殊键无法在 GDB 中使用。

  • 偶然情况下,idf.pymake 退出时,可能会在 IDF 监视器恢复之前暂停 30 秒。

  • GDB 运行时,可能会暂停一段时间,然后才开始与 GDBStub 进行通信。