IDF 监视器

[English]

IDF 监视器是一个串行终端程序，使用了 esp-idf-monitor 包，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 idf.py monitor 可以启用此监视器。

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之一，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，进入引导加载程序，通过 RTS 线暂停应用程序

重置目标设备，通过 RTS 线（如已连接）进入引导加载程序，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 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。如果 idf_monitor 是以参数 -E 启动的，则会运行目标 encrypted-flash。

  • Ctrl+A (或者 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。如果 idf_monitor 是以参数 -E 启动的，则会运行目标 encrypted-flash。

  • Ctrl+Y

停止/恢复在屏幕上打印日志输出

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+I (或者 I)

停止/恢复打印时间标记

IDF 监视器可以在每一行的开头打印一个时间标记。时间标记的格式可以通过 --timestamp-format 命令行参数来改变。

  • Ctrl+H (或者 H)

显示所有快捷键

  • Ctrl+X (或者 X)

退出监视器程序

Ctrl+C

中断正在运行的应用程序

暂停 IDF 监视器并运行 GDB 项目调试器，从而在运行时调试应用程序。这需要启用 :ref:CONFIG_ESP_SYSTEM_GDBSTUB_RUNTIME 选项。

除了 Ctrl-] 和 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

每当芯片输出指向可执行代码的十六进制地址时，IDF 监视器将查找该地址在源代码中的位置（文件名和行号），并在下一行用黄色打印出该位置。

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:

abort() was called at PC 0x42067cd5 on core 0

Stack dump detected
Core  0 register dump:
MEPC    : 0x40386488  RA      : 0x40386b02  SP      : 0x3fc9a350  GP      : 0x3fc923c0
TP      : 0xa5a5a5a5  T0      : 0x37363534  T1      : 0x7271706f  T2      : 0x33323130
S0/FP   : 0x00000004  S1      : 0x3fc9a3b4  A0      : 0x3fc9a37c  A1      : 0x3fc9a3b2
A2      : 0x00000000  A3      : 0x3fc9a3a9  A4      : 0x00000001  A5      : 0x3fc99000
A6      : 0x7a797877  A7      : 0x76757473  S2      : 0xa5a5a5a5  S3      : 0xa5a5a5a5
S4      : 0xa5a5a5a5  S5      : 0xa5a5a5a5  S6      : 0xa5a5a5a5  S7      : 0xa5a5a5a5
S8      : 0xa5a5a5a5  S9      : 0xa5a5a5a5  S10     : 0xa5a5a5a5  S11     : 0xa5a5a5a5
T3      : 0x6e6d6c6b  T4      : 0x6a696867  T5      : 0x66656463  T6      : 0x62613938
MSTATUS : 0x00001881  MTVEC   : 0x40380001  MCAUSE  : 0x00000007  MTVAL   : 0x00000000

MHARTID : 0x00000000

Stack memory:
3fc9a350: 0xa5a5a5a5 0xa5a5a5a5 0x3fc9a3b0 0x403906cc 0xa5a5a5a5 0xa5a5a5a5 0xa5a5a5a50
3fc9a370: 0x3fc9a3b4 0x3fc9423c 0x3fc9a3b0 0x726f6261 0x20292874 0x20736177 0x6c6c61635
3fc9a390: 0x43502074 0x34783020 0x37363032 0x20356463 0x63206e6f 0x2065726f 0x000000300
3fc9a3b0: 0x00000030 0x36303234 0x35646337 0x3c093700 0x0000002a 0xa5a5a5a5 0x3c0937f48
3fc9a3d0: 0x00000001 0x3c0917f8 0x3c0937d4 0x0000002a 0xa5a5a5a5 0xa5a5a5a5 0xa5a5a5a5e
3fc9a3f0: 0x0001f24c 0x000006c8 0x00000000 0x0001c200 0xffffffff 0xffffffff 0x000000200
3fc9a410: 0x00001000 0x00000002 0x3c093818 0x3fccb470 0xa5a5a5a5 0xa5a5a5a5 0xa5a5a5a56
.....

通过分析堆栈转储 IDF 监视器为寄存器转储补充如下信息:

abort() was called at PC 0x42067cd5 on core 0
0x42067cd5: __assert_func at /builds/idf/crosstool-NG/.build/riscv32-esp-elf/src/newlib/newlib/libc/stdlib/assert.c:62 (discriminator 8)

Stack dump detected
Core  0 register dump:
MEPC    : 0x40386488  RA      : 0x40386b02  SP      : 0x3fc9a350  GP      : 0x3fc923c0
0x40386488: panic_abort at /home/marius/esp-idf_2/components/esp_system/panic.c:367

0x40386b02: rtos_int_enter at /home/marius/esp-idf_2/components/freertos/port/riscv/portasm.S:35

TP      : 0xa5a5a5a5  T0      : 0x37363534  T1      : 0x7271706f  T2      : 0x33323130
S0/FP   : 0x00000004  S1      : 0x3fc9a3b4  A0      : 0x3fc9a37c  A1      : 0x3fc9a3b2
A2      : 0x00000000  A3      : 0x3fc9a3a9  A4      : 0x00000001  A5      : 0x3fc99000
A6      : 0x7a797877  A7      : 0x76757473  S2      : 0xa5a5a5a5  S3      : 0xa5a5a5a5
S4      : 0xa5a5a5a5  S5      : 0xa5a5a5a5  S6      : 0xa5a5a5a5  S7      : 0xa5a5a5a5
S8      : 0xa5a5a5a5  S9      : 0xa5a5a5a5  S10     : 0xa5a5a5a5  S11     : 0xa5a5a5a5
T3      : 0x6e6d6c6b  T4      : 0x6a696867  T5      : 0x66656463  T6      : 0x62613938
MSTATUS : 0x00001881  MTVEC   : 0x40380001  MCAUSE  : 0x00000007  MTVAL   : 0x00000000

MHARTID : 0x00000000

Backtrace:
panic_abort (details=details@entry=0x3fc9a37c "abort() was called at PC 0x42067cd5 on core 0") at /home/marius/esp-idf_2/components/esp_system/panic.c:367
367     *((int *) 0) = 0; // NOLINT(clang-analyzer-core.NullDereference) should be an invalid operation on targets
#0  panic_abort (details=details@entry=0x3fc9a37c "abort() was called at PC 0x42067cd5 on core 0") at /home/marius/esp-idf_2/components/esp_system/panic.c:367
#1  0x40386b02 in esp_system_abort (details=details@entry=0x3fc9a37c "abort() was called at PC 0x42067cd5 on core 0") at /home/marius/esp-idf_2/components/esp_system/system_api.c:108
#2  0x403906cc in abort () at /home/marius/esp-idf_2/components/newlib/abort.c:46
#3  0x42067cd8 in __assert_func (file=file@entry=0x3c0937f4 "", line=line@entry=42, func=func@entry=0x3c0937d4 <__func__.8540> "", failedexpr=failedexpr@entry=0x3c0917f8 "") at /builds/idf/crosstool-NG/.build/riscv32-esp-elf/src/newlib/newlib/libc/stdlib/assert.c:62
#4  0x4200729e in app_main () at ../main/iperf_example_main.c:42
#5  0x42086cd6 in main_task (args=<optimized out>) at /home/marius/esp-idf_2/components/freertos/port/port_common.c:133
#6  0x40389f3a in vPortEnterCritical () at /home/marius/esp-idf_2/components/freertos/port/riscv/port.c:129

IDF 监视器在后台运行以下命令，解码各地址:

riscv32-esp-elf-addr2line -pfiaC -e build/PROJECT.elf ADDRESS

如果在应用程序源代码中找不到匹配的地址，IDF 监视器还会检查 ROM 代码。此时不会打印源文件名和行号，只显示 函数名 in ROM:

abort() was called at PC 0x400481c1 on core 0
0x400481c1: ets_rsa_pss_verify in ROM

Stack dump detected
Core  0 register dump:
MEPC    : 0x4038051c  RA      : 0x40383840  SP      : 0x3fc8f6b0  GP      : 0x3fc8b000
0x4038051c: panic_abort at /Users/espressif/esp-idf/components/esp_system/panic.c:452
0x40383840: __ubsan_include at /Users/espressif/esp-idf/components/esp_system/ubsan.c:313

TP      : 0x3fc8721c  T0      : 0x37363534  T1      : 0x7271706f  T2      : 0x33323130
S0/FP   : 0x00000004  S1      : 0x3fc8f714  A0      : 0x3fc8f6dc  A1      : 0x3fc8f712
A2      : 0x00000000  A3      : 0x3fc8f709  A4      : 0x00000001  A5      : 0x3fc8c000
A6      : 0x7a797877  A7      : 0x76757473  S2      : 0x00000000  S3      : 0x3fc8f750
S4      : 0x3fc8f7e4  S5      : 0x00000000  S6      : 0x400481b0  S7      : 0x3c025841
0x400481b0: ets_rsa_pss_verify in ROM
.....

ROM ELF 文件会根据 IDF_PATH 和 ESP_ROM_ELF_DIR 环境变量的路径自动加载。如需覆盖此行为，可以通过调用 esp_idf_monitor 并指定特定的 ROM ELF 文件路径：python -m esp_idf_monitor --rom-elf-file [ROM ELF 文件的路径]。

备注

将环境变量 ESP_MONITOR_DECODE 设置为 0 或者调用 esp_idf_monitor 的特定命令行选项 python -m esp_idf_monitor --disable-address-decoding 来禁止地址解码。

连接时复位目标芯片

默认情况下，IDF 监视器会在目标芯片连接时通过 DTR 和 RTS 串行线自动复位芯片。要防止 IDF 监视器在连接时自动复位，请在调用 IDF 监视器时加上选项 --no-reset，如 idf.py monitor --no-reset。

备注

--no-reset 选项在 IDF 监视器连接到特定端口时可以实现同样的效果，如 idf.py monitor --no-reset -p [PORT]。

配置 GDBStub 以启用 GDB

GDBStub 支持在运行时进行调试。GDBStub 在目标上运行，并通过串口连接到主机从而接收调试命令。GDBStub 支持读取内存和变量、检查调用堆栈帧等命令。虽然没有 JTAG 调试通用，但由于 GDBStub 完全通过串行端口完成通信，故不需要使用特殊硬件（如 JTAG/USB 桥接器）。

通过将 CONFIG_ESP_SYSTEM_PANIC 设置为 GDBStub on runtime，可以将目标配置为在后台运行 GDBStub。GDBStub 将保持在后台运行，直到通过串行端口发送 Ctrl+C 导致应用程序中断（即停止程序执行），从而让 GDBStub 处理调试命令。

此外，还可以通过设置 CONFIG_ESP_SYSTEM_PANIC 为 GDBStub on panic 来配置 panic 处理程序，使其在发生 crash 事件时运行 GDBStub。当 crash 发生时，GDBStub 将通过串口输出特殊的字符串模式，表示 GDBStub 正在运行。

无论是通过发送 Ctrl+C 还是收到特殊字符串模式，IDF 监视器都会自动启动 GDB，从而让用户发送调试命令。GDB 退出后，通过 RTS 串口线复位目标。如果未连接 RTS 串口线，请按复位键，手动复位开发板。

备注

IDF 监视器在后台运行如下命令启用 GDB:

riscv32-esp-elf-gdb -ex "set serial baud BAUD" -ex "target remote PORT" -ex interrupt build/PROJECT.elf :idf_target:`Hello NAME chip`

输出筛选

可以调用 idf.py monitor --print-filter="xyz" 启动 IDF 监视器，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> 是 {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，或者写在较低日志详细度级别的输出，即 ESP_LOGE("tag1", ...)。请勿指定 <log_level> 或使用详细级别默认值 *。

备注

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，因为在详细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:*" 和 "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 详细度级别或更低级别打印 tag1，在 Warning 详细度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:N，tag3 信息就可能打印出来了；tag1 和 tag2 错误信息会打印在指定的详细度级别（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

  • 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.py 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。

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