Trace assisted software debugging
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- Lorenzo Novelli
- 8 anni fa
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1 Trace assisted software debugging abstract Oggi è impensabile affrontare lo sviluppo di applicazioni embedded senza poter contare su un buon debugger. Lauterbach ha la soluzione per il debug di oltre 70 architetture, integrata dal supporto di rtos e kernel. Ma in alcune situazioni il solo debugger non basta, per i problemi più complessi è molto utile poter disporre del flusso del programma eseguito su cui fare analisi, profiling, coverage: il "trace assisted software debugging". In questo seminario mostreremo le tecniche e i sistemi per la registrazione del trace e come il trace consenta un debug rapido ed efficace. BetterEmbedded 2013 Maurizio Menegotto, Lauterbach Italia TRACE32 Trace assisted software debugging Maurizio Menegotto Luglio / 32
2 Indice Lauterbach company overview TRACE32 product line overview Cosa è il trace? Uso del trace: analysis, statistic, coverage Uso del trace: trace based debugging Posso usare il trace sul mio target? TRACE32 Trace assisted software debugging Maurizio Menegotto Luglio / 32
3 Lauterbach company overview Lauterbach è il principale produttore mondiale di strumenti di sviluppo e debug per microprocessori Lauterbach è una azienda tedesca che con oltre 30 anni di attività e oltre postazioni di debug installate nel mondo, si è affermata come il leader mondiale per gli embedded debug tools ad alte prestazioni. ARCONE Technology Center, Germania L azienda è molto forte tecnologicamente ed economicamente e investe per la continua innovazione dei prodotti, la ricerca di soluzioni innovative, l espansione con filiali e sedi nel mondo. TRACE32 Trace assisted software debugging Maurizio Menegotto Luglio / 32
4 I punti di forza di Lauterbach Completa linea di prodotti per debug e test di sistemi embedded Prima nel supporto per nuovi processori ed architetture La più ampia gamma di microprocessori supportati: oltre 3500 core/cpu in oltre 250 famiglie quali ARM, Cortex, PowerPC, MIPS, x86, TriCore Know-how tecnico ai massimi livelli e qualificato supporto tecnico locale Protezione dell investimento con sistemi modulari e aggiornabili TRACE32 Trace assisted software debugging Maurizio Menegotto Luglio / 32
5 Indice Lauterbach company overview TRACE32 product line overview Cosa è il trace? Uso del trace: analysis, statistic, coverage Uso del trace: trace based debugging Posso usare il trace sul mio target? TRACE32 Trace assisted software debugging Maurizio Menegotto Luglio / 32
6 TRACE32 product line overview TRACE32 PowerTools I PowerTools sono i più avanzati hw/sw debugger oggi disponibili. Sono sistemi modulari e universali che supportano debug-port e trace-port di molte diverse cpu e architetture. TRACE32 PowerView PowerView è l ambiente integrato di debug e l interfaccia universale per tutti i sistemi Lauterbach. PowerView supporta qualsiasi CPU, compiler e RTOS/Kernel e integra le funzionalità di trace e analisi più sofisticate: performance, profiling, statistic, code-coverage. TRACE32 Trace assisted software debugging Maurizio Menegotto Luglio / 32
7 TRACE32 product line overview In Circuit Debuggers Un sistema di debug modulare basato su unità PowerDebug universali a cui si collegano diversi debug cables per le diverse architetture e debug-port Debug Cables Supporto per ogni CPU Supporto per ogni debug-port Probes attivi ad alta velocità Compatibili con tutti i PowerDebug PowerDebug USB-3 Sistema entry level Link USB2/USB3 PowerDebug ETH Sistema standard Link USB + Eth 10/100 mbps Espandibile a PowerTrace PowerDebug II Sistema di seconda generazione Link USB + Eth 10/100/1000 mbps Espandibile a PowerTrace II TRACE32 Trace assisted software debugging Maurizio Menegotto Luglio / 32
8 TRACE32 product line overview In Circuit Trace Un sistema debug+trace modulare basato su unità PowerTrace a cui collegare diversi debug cables e trace probes per le diverse architetture e le diverse trace-port Trace Probes Autofocus Parallel trace ETM/NEXUS, Serial Trace HSTP Aurora, PowerDebug Combiprobe Sistema a basso costo 128MB trace storage 200 Mhz trace clock 1-4 bit trace port PowerTrace Sistema di prima generazione 256/512MB trace storage > 350 Mhz trace clock PowerTrace II Sistema di nuova generazione 1/2/4 GB trace storage > GHz trace clock (HSTP) Capacità Trace Streaming TRACE32 Trace assisted software debugging Maurizio Menegotto Luglio / 32
9 Trace32 product line overview Logic Analyzers Qualsiasi PowerDebug e PowerTrace può essere notevolmente potenziato con l aggiunta di un logic/protocol analyzer integrato: PowerIntegrator. Può essere usato per: I/O timing & trigger Analizzatore di protocolli CAN, FlexRay, LIN, SPI, USB, I2C, Jtag, Seriale, PCI, DigRF, Data logger Energy test Bus-trace per cpu senza trace port PowerIntegrator 512 K-Sample Max 204 canali Max 500Mhz Probes Digitali e Analogici Per protocolli Per bus memorie PowerIntegrator II Max K-Sample Max 102 canali Max 500 Mhz Stimuli Generator TRACE32 Trace assisted software debugging Maurizio Menegotto Luglio / 32
10 Indice Lauterbach company overview TRACE32 product line overview Cosa è il trace? Uso del trace: analysis, statistic, coverage Uso del trace: trace based debugging Posso usare il trace sul mio target? TRACE32 Trace assisted software debugging Maurizio Menegotto Luglio / 32
11 Cosa è il trace? Cosa è il Trace? Per trace si intende un sistema per la registrazione della sequenza di istruzioni eseguite e dei dati letti/scritti da una CPU, senza doverla fermare. Debugging Real-Time Tracing Scattare fotografie Fare un video TRACE32 Trace assisted software debugging Maurizio Menegotto Luglio / 32
12 Trace: metodi a confronto I metodi per ottenere il trace differiscono a seconda se richiedono trace hardware aggiuntivo oppure se sono inclusi nel debugger stesso senza ulteriore hardware. Lauterbach supporta molti diversi metodi: 1. Bus Trace Questi metodi real-time 2. Off-Chip Trace consentono il program-trace 3. On-Chip Trace e spesso anche il data-trace. 4. System Trace (dati) 5. Software Trace (logger) 6. Snooper Trace (campionato) 7. Advanced Register Trace (step) TRACE32 Trace assisted software debugging Maurizio Menegotto Luglio / 32
13 OFF-Chip Trace La scelta del metodo dipende dalle risorse della CPU e dal tipo di PowerTool disponibile. Oggi moltissime CPU integrano una off-chip trace-port che consente una analisi real-time e non invasiva del software. Questo è il metodo migliore Nexus Trace Port: Freescale MAC71xx/72xx/91xx Freescale MPC55xx/56xx/57xx ST SPC56xx/57xx ST MMDSP+ Freescale StarCore, Argon+ Freescale M*CORE Freescale QorIQ (serial) Proprietary Trace Port: ARM/Cortex ETM MIPS ejtag Freescale Coldfire Freescale PowerPC AMCC PowerPC Altera NIOS II Xilinx Microblaze NEC V850 TI TMS320C55X, MSP430 Renesas SH2/3/4 AUD,M32R Infineon X-GOLD MCDS Infineon Tricore, C166, MCDS Microchip PIC32 I-Flow Intel ATOM TRACE32 Trace assisted software debugging Maurizio Menegotto Luglio / 32
14 TRACE JTAG Off-chip trace ETM: recording La trace port trasmette in tempo reale e in forma compressa informazioni sul flusso programma e dati. Il metodo non ha particolari restrizioni: Richiede pochi pin Permette velocità elevatissime Consente trigger, filtering, data trace Recording Trace Flow ETM ARM/Cortex chip Ethernet or USB Debug Port ETM Trace Generation CORE TRACE32 PowerView Trace Analysis PowerTrace II Trace Storage (up to 4 Gbyte) ARM/Cortex chip con debug-port e trace-port TRACE32 Trace assisted software debugging Maurizio Menegotto Luglio / 32
15 TRACE JTAG Off-chip trace ETM: streaming Normalmente il trace viene registrato nel PowerTrace che ha uno storage da 512MB a 4GB. Per prolungare illimitatamente il tempo di registrazione si usa il TRACE STREAMING. In questo modo il trace-flow viene compresso dal PowerTrace II e trasferito via gigabit ethernet al host-pc dove viene registrato su hard-disk. Recording Streaming HW Compression Trace Flow ETM ARM/Cortex chip Hard Disk up to 1 Tera Frame Gigabit Ethernet Debug Port ETM Trace Generation CORE TRACE32 PowerView Trace Analysis PowerTrace II Trace FIFO Buffer (up to 4GB) ARM/Cortex chip con debug-port e trace-port TRACE32 Trace assisted software debugging Maurizio Menegotto Luglio / 32
16 Indice Lauterbach company overview TRACE32 product line overview Cosa è il trace? Uso del trace: analysis, statistic, coverage Uso del trace: trace based debugging Posso usare il trace sul mio target? TRACE32 Trace assisted software debugging Maurizio Menegotto Luglio / 32
17 Uso del trace: analysis, statistic, coverage I PowerTrace consentono il trace di lunga durata, con milioni o miliardi di istruzioni, che corrispondono a diversi secondi o minuti di esecuzione. In modalità STREAM si arriva ad 1 tera-frame! Come utilizzare il trace? Il software PowerView è ricco di funzionalità di analisi del trace e semplifica la comprensione del comportamento dell applicazione. TRACE32 Trace assisted software debugging Maurizio Menegotto Luglio / 32
18 Utilizzo del Real-Time Trace: PowerView 1) Trace-based Debugging Debug senza fermare la CPU Trovare bugs che appaiono solo in real-time 2) Ottimizzare con misure temporali Analizzare le performance del codice Analizzare eventi esterni 3) Qualificazione Dimostrare il rispetto dei requisiti real-time Verificare il code coverage ISO TRACE32 Trace assisted software debugging Maurizio Menegotto Luglio / 32
19 Trace.List Trace.List mostra il flusso programma con diversi livelli di dettaglio TRACE32 Trace assisted software debugging Maurizio Menegotto Luglio / 32
20 Trace.Chart Trace.Chart permette di analizzare e visivamente il nesting delle funzioni e di misurare i tempi TRACE32 Trace assisted software debugging Maurizio Menegotto Luglio / 32
21 Trace.Stat & Trace.Performance Trace.Stat misura e analizza statisticamente i tempi di task, funzioni e parti del programma Perf.List individua i colli di bottiglia. TRACE32 Trace assisted software debugging Maurizio Menegotto Luglio / 32
22 Trace.Coverage Trace.COV code & data coverage. Marca le aree di programma eseguite e le aree dati lette o scritte. Esporta report di copertura. TRACE32 Trace assisted software debugging Maurizio Menegotto Luglio / 32
23 Indice Lauterbach company overview TRACE32 product line overview Cosa è il trace? Uso del trace: analysis, statistic, coverage Uso del trace: trace based debugging Posso usare il trace sul mio target? TRACE32 Trace assisted software debugging Maurizio Menegotto Luglio / 32
24 Trace Based Debugging E fuori dubbio che fermandosi in break nel punto dove si verifica un errore sia molto più facile comprenderlo e risolverlo perchè si è nel contesto dell errore. Individuare il punto di break corretto è spesso la cosa più difficile. In molti casi non si ha idea di dove l errore capiti. In altri non ci si può fermare. Procedere per tentativi può portare a enormi perdite di tempo... TRACE32 Trace assisted software debugging Maurizio Menegotto Luglio / 32
25 Trace Based Debugging Trace List Il trace è di grande aiuto: è sempre attivo, ogni esecuzione in run o step viene registrata ed è visibile per comprendere cosa è accaduto. Ci si può fermare DOPO che il problema è accaduto e tornando indietro nel trace (= nel tempo) si può osservare il comportamento del programma nel punto in cui ha sbagliato: Istruzioni eseguite Istruzioni non eseguite Data read/write TEMPO Tempo relativo TRACE32 Trace assisted software debugging Maurizio Menegotto Luglio / 32
26 Trace Based Debugging La comprensione di come il programma ha eseguito non è sempre un compito semplice (asm, ottimizzazioni, pipeline). Nel trace list infatti il codice non viene mostrato nell ordine in cui è stato scritto, ma nell ordine in cui è stato eseguito dalla CPU. Programma in memoria Programma eseguito nel tempo TEMPO INDIRIZZI TRACE32 Trace assisted software debugging Maurizio Menegotto Luglio / 32
27 Trace Based Debugging Context Tracking System (CTS) CTS è la soluzione: effettua la ricostruzione di contesti nel passato (registri e memoria). Ricostruisce tutti i contesti a ritroso nel tempo e li si possono analizzare come se ci si fosse fermati in break! Trace List Registers CTS Debug control Stack frame Source code Task state Variables TRACE32 Trace assisted software debugging Maurizio Menegotto Luglio / 32
28 Trace Based Debugging Context Tracking System (CTS) CTS è una moviola che consente di ri-eseguire avanti e indietro il programma ricostruendo in dettaglio il contenuto di registri, memoria, stack. Step avanti Step indietro Ricostruzione degli accessi r/w alle variabili locali Function Nesting View TRACE32 Trace assisted software debugging Maurizio Menegotto Luglio / 32
29 Trace: una scelta importante La scelta del metodo di trace dipende principalmente dalla CPU impiegata e dalle sue risorse. I risultati che si ottengono dipendono dalla qualità dei trace tools. Il trace è: Lo strumento che permette di vedere cosa accade realmente durante l esecuzione della vostra applicazione. Deve essere considerato come: La miglior garanzia di scoprire e risolvere rapidamente i bug. TRACE32 Trace assisted software debugging Maurizio Menegotto Luglio / 32
30 Indice Lauterbach company overview TRACE32 product line overview Cosa è il trace? Uso del trace: analysis, statistic, coverage Uso del trace: trace based debugging Posso usare il trace sul mio target? TRACE32 Trace assisted software debugging Maurizio Menegotto Luglio / 32
31 Cosa è necessario per avere il trace sul mio target? Scegliere una CPU con trace Oggi ce ne sono moltissime Il trace può essere off-chip o on-chip Prevedere un connettore per il trace Se on-onchip è sufficiente la debug-port (es. JTAG) Se off-chip è necessario aggiungere la trace-port (es. ETM) Scegliere un trace tool adeguato in funzione di: Tipo e dimensione della trace-port Velocità massima del trace-clock Durata del trace desiderato TRACE32 Trace assisted software debugging Maurizio Menegotto Luglio / 32
32 Alcuni esempi: Cortex-M Trace-port ETM 4 bit Trace-clock < 200Mhz PowerDebug Combiprobe PowerPC MPC56xx Trace-port NEXUS bit PowerTrace NEXUS ARM9/11 o Cortex A/R Trace-port ETM bit Trace-clock a oltre 600Mhz PowerTrace II ETM Autofocus II TRACE32 Trace assisted software debugging Maurizio Menegotto Luglio / 32
33 Maurizio Menegotto Per informazioni: Domande? SI Risposte... NO Grazie! 13:00 Pranzo! TRACE32 Trace assisted software debugging Maurizio Menegotto Luglio / 32
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