Was ist PyAvrOCD? Wie benutzt man es? Was sind die Stärken? Welche Alternativen gibt es? Warum hat es so lange bis zur Version 1.0.0 gedauert? Und wie spricht man „PyAvrOCD“ aus? Diese und weitere Fragen werden in diesem Blogbeitrag behandelt.
TL;DR: PyAvrOCD hilft beim Debuggen von Programmen, die auf klassischen AVR-Chips laufen.
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Ungenutzte Bits in einem Programmzähler sollten eigentlich Null sein. In der Praxis sind sie das jedoch manchmal nicht. Da diese Bits ungenutzt sind, spielt ihr Wert eigentlich keine Rolle – solange niemand von außen, etwa ein Debugger, sie ausliest. Können solche Bits bei AVR Mikrocontrollern zu Problemen führen?
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Eine typische Debugging-Aktivität ist das Setzen von Haltepunkten (engl. Breakpoints) und das anschließende Durchlaufen des Programms von Haltepunkt zu Haltepunkt, wobei der interne Zustand des Programms an jedem Haltepunkt überprüft wird. Das hört sich zwar einfach an, ist in der Umsetzung dann aber doch komplizierter als man glaubt. In diesem Blogbeitrag werden wir einen Blick in den Maschinenraum eines Debuggers werfen.
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Beim Embedded Debugging passiert es oft, dass man beim zeilenweisen Single-Stepping plötzlich in der Interrupt-Vektor-Tabelle landet. Ein weiteres Problem ist, dass einzelne Schritte manchmal Ewigkeiten dauern können. In diesem Blogbeitrag gehe ich auf beide Probleme ein, und zeige, welche Maßnahmen in einem Gdbserver diese Probleme verhindern können. Alles natürlich im Kontext von AVR MCUs.
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Das Debuggen von klassischen AVRs in der Arduino IDE 2 ist endlich Realität geworden! Es hat eine Weile gedauert, diese Funktion zu implementieren, aber jetzt ist es nur noch ein Kinderspiel, das Debugging zu aktivieren und den Debugger zu benutzen.
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Was hält die Leute davon ab, einen Debugger zu benutzen? Nun, meistens sind es die anfänglichen Kosten für die Einrichtung der Debugging-Umgebung und das Erlernen des Umgangs mit dem Debugging-Tool. Ich hoffe, dass die nächste Version meines Hardware-Debugging-Tools dw-link, mit dem man klassische ATtinys und ATmegaX8s debuggen kann, diese Belastung etwas verringert, vor allem, weil man die dazugehörige Hardware jetzt bei Tindie kaufen kann.
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Man will nur einen einzelnen Schritt in einem Programm ausführen, aber der Debugger springt zu einem völlig unbekannten Bereich des Programms. Dies war in der Tat meine erste Erfahrung, als ich den MPLAB-X-Debugger von Microchip auf dem Blink-Programm ausprobierte habe. Fehler oder Feature?
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Wie in einem früheren Blogbeitrag erwähnt, sind Hardware-Debugger die Königs-Klasse der eingebetteten Debugging-Werkzeuge. Bis heute gab es jedoch nur sehr wenige, relativ teure Tools für die debugWIRE-Schnittstelle, die von den klassischen ATtinys und einigen ATmega-MCUs verwendet wird.
Die gute Nachricht ist, dass man jetzt einen Arduino Uno, Nano oder Pro Mini in einen debugWIRE-Hardware-Debugger verwandeln kann, der mit avr-gdb, der AVR-Version des GNU-Projektdebuggers, kommunizieren kann.
Wenn man ein Werkzeug für ein Protokoll entwickelt, das undokumentiert ist, ist es nicht verwunderlich, dass man auf überraschende Situationen stößt. Und genau das habe ich bei der Entwicklung des Hardware-Debuggers dw-link erlebt, der debugWIRE-MCUs mit dem GDB-Debugger verbindet. Obwohl ein wesentlicher Teil des debugWIRE-Protokolls rekonstruiert wurde, habe ich einige überraschende Phänomene beobachtet: MCUs mit gespaltener Persönlichkeit, Stuck-at-One-Bits in Programmzählern, halblegale Opcodes und mehr.
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Der obige xkcd-Comic mit dem Titel Debugger spielt auf das Problem an, dass man bei der Anwendung einer bestimmten Methode auf sich selbst möglicherweise nicht das bekommt, wonach man gefragt hat. Turings Halteproblem ist ein bekanntes Beispiel dafür: Man kann algorithmisch nicht entscheiden, ob ein Algorithmus auf einer gegebenen Eingabe terminiert. Haben wir dieses Problem auch bei Debuggern? Insbesondere habe ich mich gefragt, ob es sinnvoll ist, den Hardware-Debugger, den ich entwickle, mit sich selbst zu debuggen.
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