基于 SEGGER SystemView 的系统行为分析
SEGGER SystemView 是一款实时记录和可视化工具,用于分析应用程序运行时的行为(任务调度、中断、系统事件)。在 esp_trace 模型中,SystemView 以 编码器 的形式提供:它将 FreeRTOS 和应用程序事件格式化为 SystemView 协议,数据则由 传输 层(通常为 JTAG 上的 apptrace,或用于实时查看的 UART)传送到主机。
工具详情请参阅 SystemView。
启用 SystemView
SystemView 功能由托管组件 espressif/esp_sysview 提供。完成以下步骤后才会显示 SystemView 配置菜单:
在
idf_component.yml中添加组件依赖:dependencies: espressif/esp_sysview: ^1
在 menuconfig 中选择外部库:
Component config>ESP Trace Configuration>Trace library>External library from component registry。
之后,可通过 Component config > SEGGER SystemView Configuration 配置 SystemView。该菜单可用于选择时间戳源 (CONFIG_ESP_TRACE_TIMESTAMP_SOURCE)、单独启用或禁用 SystemView 事件收集 (CONFIG_SEGGER_SYSVIEW_EVT_XXX),以及在使用 UART 目标时选择要跟踪的 CPU。
备注
完整的最新配置选项和主机端设置,请参阅组件 README:esp_sysview。
想要通过 UART 接口进行实时跟踪,请首先在 Component config > ESP Trace Configuration > Application Level Tracing 中选择 UART 作为目标传输方式。然后在 Component config > ESP Trace Configuration > SEGGER SystemView 中选择 Pro 或 App CPU。
OpenOCD SystemView 跟踪命令选项
通过 JTAG 跟踪时,使用专用的 OpenOCD 命令收集数据。OpenOCD/JTAG 设置请参阅 JTAG 调试。
命令用法:
esp sysview [start <options>] | [stop] | [status]
子命令:
start开启跟踪(连续流模式)。
stop停止跟踪。
status获取跟踪状态。
Start 子命令语法:
start <outfile1> [outfile2] [poll_period [trace_size [stop_tmo]]]
outfile1保存 PRO CPU 数据的文件路径。此参数需要具有如下格式:
file://path/to/file。outfile2保存 APP CPU 数据的文件路径。此参数需要具有如下格式:
file://path/to/file。poll_period跟踪数据的轮询周期(单位:毫秒)。如果该值大于 0,则命令以非阻塞的模式运行。默认为 1 毫秒。
trace_size最多要收集的数据量(单位:字节)。当收到指定数量的数据后,将停止跟踪。默认值是 -1(禁用跟踪大小停止触发器)。
stop_tmo空闲超时(单位:秒)。如果指定的时间内没有数据,将停止跟踪。默认值是 -1(禁用跟踪超时停止触发器)。
备注
如果 poll_period 为 0,则在跟踪停止之前,OpenOCD 的 telnet 命令行将不可用。你需要复位板卡,或者在 OpenOCD 的窗口(非 telnet 会话窗口)输入 Ctrl+C 命令,手动停止跟踪。另一个办法是设置 trace_size,等到收集满指定数量的数据后自动停止跟踪。
命令使用示例:
esp sysview start file://pro-cpu.SVDat file://app-cpu.SVDat
跟踪数据被检索并以非阻塞的方式保存。要停止此过程,需要在 OpenOCD 的 telnet 会话窗口输入 esp sysview stop 命令,也可以在 OpenOCD 窗口中按下快捷键 Ctrl+C。
多核 SystemView 跟踪命令
对于支持多核跟踪的 SystemView 3.60 及更高版本,请使用 esp sysview_mcore 命令。此命令与 esp sysview 相同,但使用官方 SEGGER SystemView 多核格式。所有核心的跟踪数据都保存在同一文件中,可在 SEGGER SystemView v3.60 或更高版本中打开。
命令使用示例:
esp sysview_mcore start file://heap_log_mcore.SVDat
有关详细的命令语法和选项,请参考前文所述的 esp sysview 命令,因为 esp sysview_mcore 支持相同的参数。
数据可视化
收集到跟踪数据后,可以使用特殊的工具对结果进行可视化并分析程序行为。
多核跟踪
SystemView 3.60 及更高版本支持多核心进行跟踪。对于多核跟踪,使用 esp sysview_mcore 命令可以生成与 SystemView 多核格式兼容的单个文件。此命令将创建一个单独的跟踪文件,可以直接加载到 SystemView 3.60+ 中进行多核可视化。
注意: SystemView 3.60 之前的版本不支持多核跟踪。对于旧版本,当使用 JTAG 接口跟踪双核模式下的 ESP32 时会生成两个文件:一个用于 PRO CPU,另一个用于 APP CPU。用户可将每个文件载入不同的工具实例。使用 UART 进行跟踪时,在 menuconfig 中选择外部库后,用户可以选择 Component config > SEGGER SystemView Configuration 来指定需要跟踪的 CPU(Pro 或 App)。
对于旧版本的 SystemView,在不同的实例中分别分析每个核的数据可能较为不便。另一个选择是使用名为 Impulse 的 Eclipse 插件,该插件可同时加载多个跟踪文件,实现在同一视图中检查来自两个核心的事件。与 SystemView 免费版相比,此插件还不受 100 万事件数量的限制。
关于如何安装、配置 Impulse 并使用它来可视化来自单个核心的跟踪数据,请参阅 官方教程。
备注
ESP-IDF 使用自己的 SystemView FreeRTOS 事件 ID 映射,因此用户需要将 $SYSVIEW_INSTALL_DIR/Description/SYSVIEW_FreeRTOS.txt 替换成 $IDF_PATH/tools/esp_app_trace/SYSVIEW_FreeRTOS.txt。在使用上述链接配置 SystemView 序列化程序时,也应该使用该特定文件的内容。
配置 Impulse 实现双核跟踪
在安装好 Impulse 插件并确保 Impulse 能够在单独的选项卡中成功加载每个核心的跟踪文件后,用户可以添加特殊的 Multi Adapter 端口并将这两个文件加载到一个视图中。为此,用户需要在 Eclipse 中执行以下操作:
打开
Signal Ports视图,前往Windows>Show View>Other菜单,在 Impulse 文件夹中找到Signal Ports视图并双击。在
Signal Ports视图中,右键Ports并选择Add,然后选择New Multi Adapter Port。在打开的对话框中按下
Add按钮,选择New Pipe/File。在打开的对话框中选择
SystemView Serializer并设置 PRO CPU 跟踪文件的路径,按下OK保存设置。对 APP CPU 的跟踪文件重复步骤 3 和 4。
双击创建的端口,会打开此端口的视图。
单击
Start/Stop Streaming按钮,数据将会被加载。使用
Zoom Out,Zoom In和Zoom Fit按钮来查看数据。有关设置测量光标和其他的功能,请参阅 Impulse 官方文档。
备注
如果你在可视化方面遇到了问题(未显示数据或者缩放操作异常),可以尝试删除当前的信号层次结构,再双击必要的文件或端口。Eclipse 会请求创建新的信号层次结构。
应用示例
system/sysview_tracing 演示如何使用 SEGGER SystemView 记录 FreeRTOS 任务与系统事件。
system/sysview_tracing_heap_log 演示如何在记录 SystemView 事件的同时,对堆内存分配进行跟踪。