Как отладить эскиз Arduino?

Я начал писать код для Arduino совсем недавно. И эти ошибки в коде убивают меня. Поскольку в Arduino нет аппаратного отладчика, serial.print () - мой единственный выход. Какие методы / практики вы используете для отладки кода Arduino?

Модульность твой друг. Напишите свой основной цикл, чтобы делать свое дело, вызывая функции, которые вызывают функции, ... до уровня, на котором ваши функции будут простыми. Начните с основного цикла и следующего уровня вниз, сделайте функции-заглушки; либо пустой:

function foo(){
    ;
}

или подделка:

function read_temperature(){
    return(95);
}

, которые ничего не делают, но возвращают то, что нужно вызывающему уровню, чтобы он мог продолжать. Когда этот уровень сработает, перейдите на другой уровень и начните заполнять простой код, который также вызывает функции-заглушки. Постепенно отключайте функцию за раз, пока у вас не появится работающее приложение.

Чтобы отладить функцию, которая возвращает неправильное значение, или создать ее без какого-либо влияния со стороны остальной части вашего приложения, вы можете создать строительные леса - простой эскиз, который просто передает функции некоторые примеры значений, а внутри функции выводит значения параметров и некоторые промежуточные значения, пока вы не получите некоторое представление о том, какая часть функции не работает. Я даже сделал поддельные функции, которые запрашивают у меня в терминале возвращаемое значение. (Очевидно, что этот метод может работать только в том случае, если система может выдержать относительно ледниковую скорость нас, людей! Еще одно применение для строительных лесов.)

Работа с заглушками особенно полезна для поддержки функций, которые взаимодействуют с аппаратным обеспечением, позволяя вам начать запуск приложения, прежде чем погрузиться в таблицы данных, проблемы синхронизации и другие мелочи (например, отсутствие частей!), Которые в противном случае могли бы остановиться ваш прогресс.

Говоря о проблемах синхронизации, переключение выходного контакта в определенной точке вашей программы, например, вход и выход из ISR, дает вам прямоугольную волну на выводе Arduino, частота или рабочий цикл которой может дать вам некоторое представление о внутренней синхронизации вашей программы. Форма прямого ввода-вывода, например,

PORTC ^= 0x01;

, будет искажать время меньше, чем звонить digitalWrite(). Полезно, если у вас есть удобный прицел или один из цифровых мультиметров с возможностью измерения частоты и / или коэффициента заполнения.

Точно так же вы можете использовать вывод аналогового выхода для вывода числового значения на ваш измеритель изнутри программы без чрезмерного нарушения синхронизации или вздутие кода с помощью функций последовательного ввода-вывода. Используйте здесь также формы прямого ввода / вывода.

Я использую Serial.print () и заставляю светодиоды мигать.

Это почти все, что вы можете сделать.

Кроме того, я удостоверяюсь, что код читабелен и легок для понимания. Разбейте вещи на простые шаги и создайте функции для каждого шага, чтобы вы могли видеть точную последовательность событий.

3 Другие методы:

• Создайте функциональность программы, медленно тестируя на каждом этапе, таким образом, вы сталкиваетесь только с небольшим набором ошибок одновременно.

• Создайте программу вокруг интерпретатора команд, чтобы вы могли работать с разделами одновременно, как здесь .

• Пульсируйте в значительные моменты времени и используйте прицел.

Визуальный Micro плагин для Visual Studio предоставляет Arduino Debug . Включает трассировку и разрыв исходного кода, а также позволяет «наблюдать» и / или изменять выражения и переменные.

Исходя из роскошных инструментов, таких как ARM или других платформ (AVR, PIC с приличными инструментами), я согласен, что возможности отладки Arduino слишком ограничены. Но это стартовый инструмент с низким входом.

Serial.print () ваш друг. К моему конкретному проекту (колледжу) у меня не было никаких светодиодов, поэтому Serial.print () это так. Если я хочу проверить, правильно ли выполняется код в операторах, я обычно помещаю Serial.print ("A"); , затем перейдя к B, C и т. д. или что-то через раздел, который я отлаживаю. Я сравниваю буквы отладки с тем, что, как я ожидаю, должен делать.

Кроме этого, нет никаких точек останова или пошаговое выполнение кода. Arduino - это не что иное, как плата с микросхемой AVR atmega, загрузчик + среда разработки и множество библиотек программного обеспечения. К сожалению, работа с загрузчиком ограничивает возможности отладки.

Чтобы сделать использование serial.printболее управляемым, вы можете определить глобальную логическую переменную для включения и выключения отладки. Любые строки serial.printбудут заключены в ifоператор, который будет выполняться, только если флаг отладки включен. Таким образом, вы можете оставить строки отладки в коде, даже когда закончите, но обязательно установите флаг отладки на OFF позже.

Лучше, чем напрямую serial.print, используйте макросы. Пример:

#ifdef TRACE1
#define trace1(s) serial.print(s)
#define traceln1(s) serial.println(s)
#else
#define trace1(s)
#define traceln1(s)
#endif

Используйте это так:

function doIt(param1, param2) {
    trace1("->doIt("); trace1("param1: "); trace1(param1); trace1(" param2: "); trace1(param2); traceln1(")");

    ...

    traceln1("<-doIt");
}

У вас могут быть разные уровни трассировки (#ifdef TRACE2 ...)с более подробной информацией.

И вы можете использовать «F» макрос (trace1(F("param1"));). Макрос «F» предотвращает использование в строке крайне ограниченного количества SRAM.

Мигают светодиоды, печатают информацию на последовательном порту, пишут и отлаживают небольшие фрагменты кода за раз, иногда всего несколько строк.

Есть моменты, когда вы можете модульные. Если, например, в C вы можете разработать и протестировать вычислительную функцию, например, которая не касается аппаратного обеспечения на главном компьютере, другом процессоре, оберните функцию тестовым стендом, чтобы подать на нее входные данные и проверить выходные данные и т. Д.

Другим аналогичным способом может быть использование симулятора набора команд, если у вас есть доступ к нему (если нет, это очень познавательный и полезный проект, после того, как вы выполнили несколько из них, вы можете сыграть один раз в выходные или два). Еще лучше, если у кого-то есть клон процессора Verilog или VHDL ( например, OpenCores ), вы можете попробовать GHDL, Verilator или Icarus Verilog . Это может быть достаточно близко, чтобы включить интересующую вас периферию, и вы сможете получить четкое представление о том, что происходит внутри.

Конечно, это не идеальный клон, но может быть достаточно хорошим. Verilator позволяет действительно легко создавать периферийные устройства в C / C ++, чтобы вы могли имитировать все, к чему подключено ваше устройство AVR.

Выход UART и мигающие светодиоды и / или мигающие линии GPIO и использование осциллографа или вольтметра. Ключом к тому, чтобы не сходить с ума, является написание и отладка небольших фрагментов кода. Лучше написать по 10 строк за раз, выполнить 100 тестов, а не 1000 строк, и попытаться отладить их все за один раз. Особенно, когда вы обнаруживаете, что большинство технических описаний и справочников для программистов не всегда правильны. Некоторый взлом всегда требуется.