版本 02f21ca577c1f74bc981e9d5d1b051cf3812e157
Lab2: GNU Toolchain, ARM, and Git
預期目標
- 學習 GNU Toolchain 的使用
- 藉由
coroutine<http://en.wikipedia.org/wiki/Coroutine>
_ 的實做,作為日後 RTOS 學習的準備 - 以 Git 管理與追蹤開發過程
- 引入自動評分機制
預先準備
- 在本 wiki 註冊帳號
- 在
GitCafe<https://gitcafe.com>
_ 註冊帳號- 確認在 Account Settings 加入 SSH Key
- 可參考「
產生 SSH key 給 Bitbucket/Github 使用<http://nyllep.wordpress.com/2012/01/21/sshkey-for-bitbucket/>
_」一文 - 於 GitCafe 中的 SSH key 設定,可參閱「
GitCafe SSH key設定官方說明 <https://gitcafe.com/GitCafe/Help/blob/master/Setup_Git.md/>
_」
- 注意:若使用公用電腦,可切換到 root 後,建立新的使用者帳號
- sudo su
- adduser 指定帳號名稱
- sudoedit /etc/group
- 在 /etc/group 確保該帳號已加入 admin 群組,如:
- admin❌115:ncku,帳戶名稱
- 將註冊的帳號名稱,通知課程主持人或助教,於
Organization **embedded2012**<https://gitcafe.com/embedded2012>
_ 加入用於紀錄開發動態的 Git repository範例:
P-jserv<https://gitcafe.com/embedded2012/P-jserv>
_,最好與 wiki 帳號名稱一致,以利於識別點選 SSH (Read+Write) 可得到 git repository 的位址,如上例為
git@gitcafe.com:embedded2012/P-jserv.git
- 注意:到 2012 年年底前,repository 的存取權限應該設定為 private
- 參閱
Git 簡易操作</git>
_
Git repository for Labs
- https://gitcafe.com/embedded2012/Labs
- git init
git remote add labs git@gitcafe.com:embedded2012/Labs.git
- git fetch labs
- git merge labs/master HEAD
QEMU_STM32 + QEMU 操作
- 在 Lab-2 目錄下,預先 git clone 與編譯 qemu_stm32
- 可直接建立 symbolic link,指向 Lab-1 所使用的目錄
- 開啟一個終端機,作以下輸入
.. code-block:: prettyprint
cd Lab-2/demo
make qemudbg
- 開啟另一個終端機,準備透過 gdb 來追蹤程式。下列 (gdb) 開頭的指令表示在 GDB 內部操作
- PS. 使用 Ubuntu 64bit 版本時,需要另外安裝 lib32ncurses5
- sudo apt-get install lib32ncurses5
.. code-block:: prettyprint
cd Lab-2/demo
arm-none-eabi-gdb
(gdb) file main.elf
Reading symbols from Lab-2/demo/main.elf...done.
(gdb) b main
Breakpoint 1 at 0x2206: file main.c, line 8.
(gdb) target remote :3333
Remote debugging using :3333
Reset_Handler ()
at libraries/CMSIS/CM3/DeviceSupport/ST/STM32F10x/startup/gcc_ride7/startup_stm32f10x_md.s:67
67 movs r1, #0
(gdb) c
Continuing.
Breakpoint 1, main () at main.c:8
8 RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE);
(gdb) list
3
4 int main(void)
5 {
6 int last_button_state, new_button_state;
7
8 RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE);
9 RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOC | RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);
10
11 /* Configure PC.12 as output push-pull (LED) */
12 GPIO_WriteBit(GPIOC,GPIO_Pin_12,Bit_SET);
(gdb) b 23
Breakpoint 2 at 0x2264: file main.c, line 23.
(gdb) c
Continuing.
Breakpoint 2, main () at main.c:23
23 new_button_state = GPIOA->IDR & 0x00000001;
(gdb) n
24 if(new_button_state ^ last_button_state) {
(gdb) p new_button_state
$1 = 0
(gdb) info breakpoints
Num Type Disp Enb Address What
1 breakpoint keep y 0x00002206 in main at main.c:8
breakpoint already hit 1 time
2 breakpoint keep y 0x00002264 in main at main.c:23
breakpoint already hit 1 time
(gdb) del 2
(gdb) watch GPIOC->ODR
Hardware watchpoint 3: GPIOC->ODR
(gdb) c
Continuing.
- 在 QEMU monitor 內作以下輸入,試圖模擬按鈕的動作
.. code-block:: prettyprint
sendkey b
- 隨後可發現 GDB 畫面出現變化:
.. code-block:: prettyprint
Hardware watchpoint 3: GPIOC->ODR
Old value = 4096
New value = 0
main () at main.c:29
29 last_button_state = new_button_state;
- 事實上 GPIOC 是個 macro,可透過 GDB 驗證
.. code-block:: prettyprint
(gdb) info macro GPIOC
Defined at libraries/CMSIS/CM3/DeviceSupport/ST/STM32F10x/stm32f10x.h:1410
included at Lab-2/demo/main.c:2
#define GPIOC ((GPIO_TypeDef *) GPIOC_BASE)
作業 (A)
- 適度修改 Lab-2/demo 目錄底下的檔案,使其僅作基本的 UART 初始化動作
- 撰寫特別的 GDB script,使得 QEMU 能自動在 UART 畫面印出 “Hello!” 字樣。main.c 檔案的行數應該越少越好 (作為評分依據),處理動作最好全權交給 GDB
- 在 Makefile 新增 ‘gdbauto’ 的 target,自動進行 QEMU + GDB + UART 輸出
- 提示:
gdb -x
後面接檔名,可自動執行指定的 GDB script,如:
- 提示:
.. code-block:: prettyprint
file main.elf
target remote :3333
b main
c
Coroutines
- “Coroutines are computer program components that generalize subroutines to allow multiple entry points for suspending and resuming execution at certain locations. Coroutines are well-suited for implementing more familiar program components such as cooperative tasks, iterators, infinite lists and pipes.”
- http://en.wikipedia.org/wiki/Coroutine
- 使用 coroutine 實做 user-level thread
- http://blog.linux.org.tw/~jserv/archives/001848.html
- Coroutine in FPPA
- http://godspeedlee.myweb.hinet.net/coroutine.html
- 淺談coroutine與gevent
- http://blog.ez2learn.com/2010/07/17/talk-about-coroutine-and-gevent/
- 開啟一個終端機,作以下輸入
.. code-block:: prettyprint
cd Lab-2/coroutine
make
./sample
- 用 GDB 觀察執行
- 可用 next 與 stepi 指令
- 注意:本範例使用 setjmp/longjmp 來實做 coroutine
作業 (B)
- 移植 coroutine 到 STM32 平台 (p103)
- 必須修改 SAVE_STACK_POINTER_ASM 與 RESTORE_STACK_ASM 這兩個 macro
- 系統最少要有兩個 routine,一者傾聽 UART 端來自使用者的輸入,另一者將輸入透過
ROT13<http://en.wikipedia.org/wiki/ROT13>
_ 編碼演算法印列在 UART 上- 注意:
ROT13<http://en.wikipedia.org/wiki/ROT13>
_ 應以 inline assembly 實做
- 注意:
- 倘若使用者按下 button 時,系統結束運作,不再畫面作輸出,同時也該清掉任何 buffer,直到使用者再次按下 button 時,才如同之前描述般繼續運作
- 在 Makefile 已有 ‘emu’ 的 target,可接受來自 stdio 的輸入,自動控制 QEMU 的執行
- make emu
- emulate.sh
.. code-block:: prettyprint
emulate () {
$QEMU_STM32 \
-M stm32-p103 \
-kernel $1 \
-serial stdio \
-parallel none \
-monitor tcp:localhost:4444,server,nowait <&0 & pid=$!
}
telnet localhost 4444
提示:可修改 emulate.sh 與 test.script
參考資訊
- debugger 和 software emulator
- opencsl.openfoundry.org/Lab05_debugger.rst.html
- http://www.cis.nctu.edu.tw/~is92004/article/gdb.htm
- GDB 筆記
- http://loda.hala01.com/2012/04/gdb%E7%AD%86%E8%A8%98/
- 以 GDB 重新學習 C 語言程式設計
- http://www.slideshare.net/jserv/clang-usinggdb
- GDB Manual
- http://sourceware.org/gdb/current/onlinedocs/gdb/
- Commands, Remote Debugging, Extending GDB
- ARM GCC Inline Assembler Cookbook
- http://www.ethernut.de/en/documents/arm-inline-asm.html
- CS360 Lecture notes – Setjmp
- http://web.eecs.utk.edu/~plank/plank/classes/cs360/360/notes/Setjmp/lecture.html
- QEMU Monitor 功能一覽
- http://en.wikibooks.org/wiki/QEMU/Monitor
評分方法
- 請留意所有的大小寫與用語,因為日後的 Lab 皆以程式來評分
- 自我驗證方式:
.. code-block:: prettyprint
cd Lab-2
make -C demo gdbauto
make -C coroutine emu
小提示
Ubuntu Linux 預設的文字編輯器為 nano,對許多習慣於 vi/vim 的使用者來說,較為不便,可透過以下指令選擇:
sudo update-alternatives --config editor