# 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 ESP-IDF 的其他特性。

在 ESP-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。这些快捷键可以自定义，请查看 配置文件 章节了解详情。

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 和 DTR 线暂停应用程序 | 重置目标设备，通过 RTS 和 DTR 线（如已连接）进入引导加载程序。这会阻止开发板运行任何程序，在等待其他设备启动时可以使用此操作。更多详细信息，请参考 复位目标到引导加载程序。
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 ESP-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`，或者将环境变量 `ESP_IDF_MONITOR_NO_RESET` 设置成 1。

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]`。

### 复位目标到引导加载程序

IDF 监视器可以通过预定义的复位序列将芯片复位到引导加载程序，该序列已经经过调整，可以在大多数环境中正常工作。此外，用户可以设置自定义复位序列。通过对复位序列进行微调，使其适应各种情况。

#### 使用预定义的复位序列

IDF 监视器的默认复位序列可在大多数环境中使用。使用默认序列复位芯片到引导加载程序中，无需进行额外配置。

#### 自定义复位序列

对于高级用户或特定用例，IDF 监视器支持使用 配置文件 配置自定义复位序列。这在默认序列可能不足的极端情况下特别有用。

如需使用自定义复位序列，请参阅 IDF 监视器文档 获取更多详细信息。

### 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）。

通过设置 CONFIG_ESP_SYSTEM_GDBSTUB_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，即打印所有内容。支持使用环境变量 `ESP_IDF_MONITOR_PRINT_FILTER` 调整筛选设置。

备注

同时使用环境变量 `ESP_IDF_MONITOR_PRINT_FILTER` 和参数 `--print-filter` 时，通过命令行输入的 CLI 参数 `--print-filter` 优先级更高。

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

## 配置文件

`esp-idf-monitor` 支持通过配置文件更改其默认行为。该配置文件可用于设置自定义快捷键，或设置自定义复位序列以重置芯片进入引导加载程序。

有关配置文件的更多详细信息，请参阅 IDF 监视器文档。

## IDF 监视器已知问题

目前已知的问题如下：

- 在 Windows 上，如果在 IDF 监视器关闭之前直接关闭了终端，某些驱动程序可能无法释放串口。要解决此问题，可以尝试重新拔插 USB 线，在某些情况下，需要重启计算机。目前，已知该问题会影响 CH9102 USB-to-UART 桥接芯片，而 CP210x 和 CH340 等驱动通常不会受到影响。

  为避免该问题，请在退出终端前正确关闭 IDF 监视器，或考虑使用其他 USB-to-UART 桥接芯片。

如果在使用 IDF 监视器过程中遇到问题，可以访问 IDF 监视器的 GitHub 仓库 查看已知问题及其当前状态。如果遇到的问题没有相关记录，可以提交一个新的问题报告。

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