VSCode + GDB + J-Link 单片机程序调试实践

本文介绍如何创建VSCode的调试配置，如何控制调试过程，如何查看修改各种变量。

安装调试插件

• 在 VSCode 扩展窗口搜索安装 Cortex-Debug插件
  

创建调试配置

• 在 Run and Debug 窗口点击 create a launch.json file ，弹出窗口选择 Cortex Debug 。将创建一个默认的配置文件。
  

修改默认配置

• 修改 executable 字段，填入待调试的程序文件名，注意：必须是 elf 格式，不是 hex 或 bin 。
• 修改 device 字段，填入 MCU 型号。
• 可选修改 name 字段，填入易理解的名称，这是区分不同调试配置的名称。
• 可选添加 svdPath 字段，如果需要查看外设寄存器。
  

启动调试

• 完成配置后， Run and Debug 窗口将显示调试配置名称，点击绿色三角形 StartDebugging 按钮启动调试，如下图所示。
  

• 启动调试后，将在窗口上方显示调试工具栏，如下图所示。
  

调试工具栏

• 第一个按钮为 Reset device 。复位 MCU ，重新从 main 开始执行。
  

• 第二个按钮为 Continue ，连续执行，即 Run 操作。连续执行期间，该按钮将变成 Pause 按钮，点击Pause 按钮将暂停 CPU 的执行，即Halt 操作。
  
  

• Step Over 按钮，单步执行，碰到函数，将函数作为一个步骤执行。

• 若当前焦点在源代码窗口，则执行语句单步。

• 若当前焦点在反汇编窗口，则执行指令单步。
  

• Step Into 按钮，单步执行，碰到函数则进入函数。

• 若当前焦点在源代码窗口，则执行语句单步。

• 若当前焦点在反汇编窗口，则执行指令单步。
  

• Step Out ，执行完当前函数剩余语句并返回调用处后暂停。即 Return操作。
  

• Restart ，重新开始，复位MCU ，重新从 main 开始执行。与 Reset device 按钮等效。

• 但是，点击过 Restart 按钮后，结束调试时，调试工具栏不会消失，因此推荐使用 Reset device按钮。
  

• Stop ，结束调试。
  

添加断点

• 在源代码窗口行号左侧点击添加断点。
  

• 在 BREAKPOINTS 窗口点击加号图标添加函数断点。
  

查看调用栈

• CALL STACK 窗口查看当前调用栈，下方函数调用上方函数。
  

查看局部变量和 CPU 寄存器

• 在 VARIABLES 窗口的 Local 分类下查看函数局部变量。
• 在 VARIABLES 窗口的 Registers 分类下查看 CPU 寄存器。
• VARIABLES 窗口还可以查看全部全局变量和当前源文件的静态变量，这里列出的变量太多了，不利查看，要查看全局变量可以将全局变量添加到 WATCH窗口。
  

查看全局变量

• 选中全局变量，弹出右键菜单，选择 Add to Watch ，将全局变量添加到 WATCH 窗口。
  

• 也可以在 WATCH 窗口点击加号按钮添加全局变量到 WATCH 窗口。
  

查看外设寄存器

• XPERIPHERALS 窗口查看外设寄存器。
• 若未在调试配置中指定 svdPath ，那么外设寄存器窗口将不可见。
  

查看反汇编

• 在 CPU 被 halt 的状态下，在源代码窗口点击右键选择Open Disassembly View 打开反汇编窗口。
• 可以拖动反汇编窗口，使其与源代码窗口并排，以便对照。
• 单步执行时，若焦点在源代码窗口，那么执行语句单步，若焦点在反汇编窗口，那么执行指令单步。
  

在线监视变量

• 若在调试配置中设置了liveWatch 字段，将支持 Live Watch ，即在线监视变量。
• 添加到 CORTEX LIVEWATCH 窗口中的变量在CPU 执行期间将定时读取其数值，并在窗口内显示。
• 其它方式查看变量值时需要将CPU 停下，而 Live Watch 可以在不暂停 CPU 执行的情况下定时更新变量值。
  

查看操作系统任务列表

• Cortex-Debug 插件包含 XRTOS 窗口，可以自动检测程序是否使用了操作系统，并可以查看所支持的操作系统任务列表，如下图所示， XRTOS 检测到当前程序使用了 uC/OS-II ，并列出了所有任务，包括任务优先级、任务名称、堆栈使用情况。
  

添加 Watchpoint

• VSCode 图形界面未找到添加Watchpoint 的入口。

• 可以通过调试器命令行窗口输入调试命令的方式添加Watchpoint 。

• 在 DEBUG CONSOLE 窗口输入 watch OSRunning 添加Watchpoint 监视 OSRunning被修改的位置。
  

• DEBUG CONSOLE 输入 info break 可以查看添加的Watchpoint 。