mirror of
https://github.com/espressif/esp-idf.git
synced 2024-10-05 20:47:46 -04:00
247 lines
8.9 KiB
ReStructuredText
247 lines
8.9 KiB
ReStructuredText
在主机上运行 ESP-IDF 应用程序
|
||
===============================
|
||
|
||
:link_to_translation:`en:[English]`
|
||
|
||
.. note::
|
||
|
||
在主机上运行 ESP-IDF 应用程序的功能仍处于试验阶段，无法保证 API 的稳定性。欢迎用户通过 `ESP-IDF GitHub 仓库 <https://github.com/espressif/esp-idf>`_ 或 `ESP32 论坛 <https://esp32.com/>`_ 提供反馈意见，助力未来 ESP-IDF 基于主机的应用程序设计。
|
||
|
||
本文档概述了在 Linux 上运行 ESP-IDF 应用程序的方法，并介绍了可以在 Linux 上运行的常见 ESP-IDF 应用程序类型。
|
||
|
||
介绍
|
||
------------
|
||
|
||
ESP-IDF 应用程序通常在主机上进行构建（交叉编译），然后上传（即烧录）到 ESP 芯片上运行，并由主机通过 UART/USB 端口监控。然而，在 ESP 芯片上运行 ESP-IDF 应用程序在各种开发/使用/测试场景下可能存在限制。
|
||
|
||
因此，ESP-IDF 支持在同一台 Linux 主机上构建和运行其应用程序。在主机上运行 ESP-IDF 应用程序具有以下几个优点：
|
||
|
||
- 无需上传到目标芯片。
|
||
- 应用程序在主机上的运行速度比在 ESP 芯片上快。
|
||
- 除主机本身外，无特定硬件要求。
|
||
- 更易进行软件测试的自动化和设置。
|
||
- 提供大量用于代码和运行分析的工具，如 Valgrind。
|
||
|
||
许多 ESP-IDF 组件依赖支持特定芯片的硬件，因此在主机上运行应用程序时，必须对这些硬件依赖文件进行模拟或仿真。目前，ESP-IDF 支持以下模拟和仿真方法：
|
||
|
||
1. 使用 `FreeRTOS POSIX/Linux 模拟器 <https://www.freertos.org/FreeRTOS-simulator-for-Linux.html>`_ 可以模拟 FreeRTOS 调度。在此模拟的基础上，在主机上运行应用程序时也会模拟或使用其他 API。
|
||
2. 使用 `CMock <https://www.throwtheswitch.org/cmock>`_ 可以模拟所有依赖文件，并在完全独立的情况下运行代码。
|
||
|
||
原则上，这两种方法（POSIX/Linux 模拟器和使用 CMock 模拟）可以混用，但此功能在 ESP-IDF 中尚未实现。注意，尽管名称中包含 POSIX/Linux，但目前的 FreeRTOS POSIX/Linux 模拟器也支持在 macOS 系统中运行。在主机上运行 ESP-IDF 应用程序通常用于测试，但模拟环境和模拟依赖文件并不能完全代表目标设备。因此，仍然需要在目标设备上测试，此时测试的侧重点通常在集成和系统测试上。
|
||
|
||
.. note::
|
||
|
||
在主机上运行应用程序的另一方法是使用 QEMU 模拟器，但 ESP-IDF 的 QEMU 模拟器仍在开发中，尚未发布相关文档。
|
||
|
||
基于 CMock 的模拟
|
||
^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
|
||
|
||
该方法使用 `CMock <https://www.throwtheswitch.org/cmock>`_ 框架解决缺少硬件和软件依赖文件的问题。在主机上运行基于 CMock 的应用程序具备一大优势：在主机上运行的应用程序通常只编译必要代码，即模拟了最主要代码的依赖文件，而非编译整个系统。有关 Mocks 的总体介绍及其在 ESP-IDF 的配置和使用，请参阅 :ref:`mocks`。
|
||
|
||
|
||
POSIX/Linux 模拟器的模拟
|
||
^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
|
||
|
||
ESP-IDF 已支持使用 `FreeRTOS POSIX/Linux 模拟器 <https://www.freertos.org/FreeRTOS-simulator-for-Linux.html>`_ 预览应用程序在目标芯片上的运行效果。使用该模拟器可以在主机上运行 ESP-IDF 组件，并使这类组件可用于在主机上运行的 ESP-IDF 应用程序。目前，只有一部分组件可以在 Linux 上构建。此外，各组件移植到 Linux 上后，其功能可能也会受到限制，或与在芯片目标上构建该组件的功能有所不同。有关所需组件在 Linux 上是否受支持的更多信息，请参阅 :ref:`component-linux-mock-support`。
|
||
|
||
.. only:: not esp32p4
|
||
|
||
.. note::
|
||
|
||
FreeRTOS POSIX/Linux 模拟器支持配置 :ref:`amazon_smp_freertos` 版本，但模拟仍在单核模式下运行。支持 Amazon SMP FreeRTOS 主要是为给 Amazon SMP FreeRTOS 编写的 ESP-IDF 应用程序提供 API 兼容性。
|
||
|
||
使用模拟器的前提
|
||
-----------------
|
||
|
||
.. include:: inc/linux-host-requirements.rst
|
||
|
||
如果使用了任意模拟器，则应设置变量 ``Ruby``。
|
||
|
||
构建和运行
|
||
-------------
|
||
|
||
要在 Linux 上构建并运行应用程序，需要将目标芯片设置为 ``linux``：
|
||
|
||
.. code-block:: bash
|
||
|
||
idf.py --preview set-target linux
|
||
idf.py build
|
||
idf.py monitor
|
||
|
||
问题排查
|
||
---------------
|
||
|
||
应用程序是为主机编译的，因而可以用主机上的所有工具进行调试。例如，在 Linux 上可以使用 `GDB <https://man7.org/linux/man-pages/man1/gdb.1.html>`_ 和 `Valgrind <https://linux.die.net/man/1/valgrind>`_。在没有连接调试器的情况下，定制了分段错误和中止信号的处理程序，为用户打印出更多信息，并提高与 ESP-IDF 工具的兼容性。
|
||
|
||
.. note::
|
||
|
||
以下功能绝不是应用程序在调试器中运行的替代方案。它们仅用于提供一些补充信息，例如，当在 CI/CD 系统中运行测试时，只收集应用程序日志。在大多数情况下，要追踪实际问题，请使用调试器复现问题。调试器会更加方便，例如，您无需将地址转换为行号。
|
||
|
||
分段错误
|
||
^^^^^^^^^^^^^^^
|
||
|
||
在 Linux 上，应用程序遇到分段错误时，会打印错误信息和基本的回溯。这些信息可以用于查找源代码中发生问题的行号。以下是 Hello-World 应用程序中发生分段错误的示例：
|
||
|
||
.. code-block::
|
||
|
||
...
|
||
Hello world!
|
||
ERROR: Segmentation Fault, here's your backtrace:
|
||
path/to/esp-idf/examples/get-started/hello_world/build/hello_world.elf(+0x2d1b)[0x55d3f636ad1b]
|
||
/lib/x86_64-linux-gnu/libc.so.6(+0x3c050)[0x7f49f0e00050]
|
||
path/to/esp-idf/examples/get-started/hello_world/build/hello_world.elf(+0x6198)[0x55d3f636e198]
|
||
path/to/esp-idf/examples/get-started/hello_world/build/hello_world.elf(+0x5909)[0x55d3f636d909]
|
||
path/to/esp-idf/examples/get-started/hello_world/build/hello_world.elf(+0x2c93)[0x55d3f636ac93]
|
||
path/to/esp-idf/examples/get-started/hello_world/build/hello_world.elf(+0x484e)[0x55d3f636c84e]
|
||
/lib/x86_64-linux-gnu/libc.so.6(+0x89134)[0x7f49f0e4d134]
|
||
/lib/x86_64-linux-gnu/libc.so.6(+0x1097dc)[0x7f49f0ecd7dc]
|
||
|
||
注意，这些地址 (``+0x...``) 是相对的二进制地址，仍然需要转换为源代码行号（见下文）。
|
||
另外，回溯信息是由信号处理程序生成的，从回溯信息的第三行开始，才是问题发生的的堆栈帧，而最上面的两个堆栈帧不是导致错误的代码部分所以不重要。
|
||
|
||
.. code-block::
|
||
|
||
path/to/esp-idf/examples/get-started/hello_world/build/hello_world.elf(+0x6198)[0x55d3f636e198]
|
||
|
||
要检索源代码中的实际行，需要使用文件名和相对地址（如，此例中的 ``+0x6198``）来调用工具 ``addr2line``：
|
||
|
||
.. code-block::
|
||
|
||
$ addr2line -e path/to/esp-idf/examples/get-started/hello_world/build/hello_world.elf +0x6198
|
||
path/to/esp-idf/components/esp_hw_support/port/linux/chip_info.c:13
|
||
|
||
现在，请使用主机上可用的详细调试工具进一步追踪问题。
|
||
有关 ``addr2line`` 及其调用方法的更多信息，请参见 `addr2line 手册页 <https://linux.die.net/man/1/addr2line>`_。
|
||
|
||
异常中止
|
||
^^^^^^^^^^^^
|
||
|
||
一旦调用了 ``abort()``，将打印以下行：
|
||
|
||
.. code-block::
|
||
|
||
ERROR: Aborted
|
||
|
||
.. _component-linux-mock-support:
|
||
|
||
组件 Linux/Mock 支持情况概述
|
||
-------------------------------------
|
||
|
||
注意，下表中的“是”并不代表完全实现或模拟，它也可以表示功能的部分实现或模拟。实现或模拟通常只进行到可以提供足够功能、可以构建和运行测试应用程序的程度。
|
||
|
||
.. list-table::
|
||
:header-rows: 1
|
||
:widths: 20 10 10
|
||
|
||
* - 组件
|
||
- 模拟
|
||
- 仿真
|
||
* - cmock
|
||
- 否
|
||
- 是
|
||
* - driver
|
||
- 是
|
||
- 否
|
||
* - esp_app_format
|
||
- 否
|
||
- 是
|
||
* - esp_common
|
||
- 否
|
||
- 是
|
||
* - esp_event
|
||
- 是
|
||
- 是
|
||
* - esp_http_client
|
||
- 否
|
||
- 是
|
||
* - esp_http_server
|
||
- 否
|
||
- 是
|
||
* - esp_https_server
|
||
- 否
|
||
- 是
|
||
* - esp_hw_support
|
||
- 是
|
||
- 是
|
||
* - esp_netif
|
||
- 是
|
||
- 是
|
||
* - esp_netif_stack
|
||
- 否
|
||
- 是
|
||
* - esp_partition
|
||
- 是
|
||
- 否
|
||
* - esp_rom
|
||
- 否
|
||
- 是
|
||
* - esp_system
|
||
- 否
|
||
- 是
|
||
* - esp_timer
|
||
- 是
|
||
- 否
|
||
* - esp_tls
|
||
- 是
|
||
- 否
|
||
* - fatfs
|
||
- 否
|
||
- 是
|
||
* - freertos
|
||
- 是
|
||
- 是
|
||
* - hal
|
||
- 否
|
||
- 是
|
||
* - heap
|
||
- 否
|
||
- 是
|
||
* - http_parser
|
||
- 是
|
||
- 是
|
||
* - json
|
||
- 否
|
||
- 是
|
||
* - linux
|
||
- 否
|
||
- 是
|
||
* - log
|
||
- 否
|
||
- 是
|
||
* - lwip
|
||
- 是
|
||
- 是
|
||
* - mbedtls
|
||
- 否
|
||
- 是
|
||
* - mqtt
|
||
- 否
|
||
- 是
|
||
* - nvs_flash
|
||
- 否
|
||
- 是
|
||
* - partition_table
|
||
- 否
|
||
- 是
|
||
* - protobuf-c
|
||
- 否
|
||
- 是
|
||
* - pthread
|
||
- 否
|
||
- 是
|
||
* - soc
|
||
- 否
|
||
- 是
|
||
* - spiffs
|
||
- 否
|
||
- 是
|
||
* - spi_flash
|
||
- 是
|
||
- 否
|
||
* - tcp_transport
|
||
- 是
|
||
- 否
|
||
* - unity
|
||
- 否
|
||
- 是
|