如何使用SystemView跟踪分析μC/OS-III？

在RTOS应用的设计过程中，由于任务调度切换是由RTOS任务调度器来管理的，RTOS应用的源代码并不能完全反映多任务系统运行时的实时行为，多任务系统的实时行为还取决于任务、中断、输入和他们的相互作用。因此RTOS应用的实时行为对于开发者而言并不是非常直观的，此时就可以用到SystemView这样的RTOS可视化分析工具来帮助分析应用的实际执行过程。

SystemView是SEGGER公司开发的嵌入式系统可视化分析工具，提供了对应用程序的完整洞察，包括时间轴、CPU负载、运行时间信息、上下文运行时信息等可视化窗口，能够帮助开发者获得对应用运行时行为的深入理解。SystemView支持μC/OS-II、μC/OS-III、FreeRTOS、embOS和无OS的裸机系统。

本文将基于STM32F767ZI_Nucleo开发板的μC/OS-IIII官方移植例程来介绍如何使用Segger SystemView，包含设备端SystemView相关应用代码的添加和PC端SystemView软件的设置，使用到的μC/OS-III版本是V3.07.03版本。STM32F767ZI_Nucleo开发板板载的ST-Link可以使用Seggger提供的STLinkReflash软件将固件更新为J-Link，SystemView支持3种工作模式，持续记录模式下SystemView可以在目标程序运行时实时地记录目标执行情况，本文将使用板载的J-Link调试器和SEGGER实时传输技术（RTT）来演示如何使用SystemView跟踪μC/OS-III。

01目标设备端添加SystemView和RTT的实现代码

（1）要使用SEGGER SystemView，首先要把SystemView和RTT源码文件加到目标应用工程，SystemView和RTT的源码包在PC端SystemView软件的安装目录下有提供。

源码部分包含3个部分：

1）SystemView和RTT实时传输技术的配置文件：可能需要根据应用需求进行一定的修改。

2）SystemView和RTT技术的具体实现源码：通常不需要修改这里的文件。

3）用于多种类型OS及不同版本OS所对应的接口文件：根据应用实际情况选择对应接口文件,本文中我们选择添加uC/OS-III目录下对应的文件。

将前面提到的配置文件、RTT实现源码及OS接口文件加入到工程中后，工程中包含的文件如下，注意还需要在IDE中设置新添加的这些C文件和汇编代码文件的包含路径。

（2）进行一些和SystemView相关的配置

•在os_cfg.h文件中将uC/OS-III的跟踪功能设置为1开启。

#define OS_CFG_TRACE_EN    1u

•在应用代码main.c文件中添加头文件包含

#include "os_trace.h"

•在os_cfg_trace.h中配置任务和其他内核对象的最大数量

在SEGGER_SYSVIEW_Config_uCOSIII.c文件中配置系统的时钟频率，时间戳计数器频率以及芯片RAM内存的基地址，如果工程使用HAL库，可以使用HAL库中提供的函数返回这些参数值。

•在SEGGER_SYSVIEW_Conf.h中设置事件缓存的大小

#define SEGGER_SYSVIEW_RTT_BUFFER_SIZE        1024

这里的缓存空间大小需要根据你所使用的J-Link的调试接口速率，以及所记录的事件数量来决定，当J-Link速率低，或者记录的事件较多时需要设置更大的缓存空间。使用SystemView Single-Shot模式时应加大内存以尽可能的记录更长时间。

（3）在任务创建前调用SystemView的初始化函数

在完成芯片的硬件初始化后，uC/OS任务创建前调用OS_TRACE_INIT()函数来初始化SystemView。

02PC端SystemView软件的安装和设置

PC端SystemView软件可以在Segger官网进行下载。

(1) 要利用J-link实现SystemView持续记录，需要在SystemView软件里的Target->Recorder Configuration选项中设置目标设置芯片型号、目标调试接口类型(JTAG/SWD)和接口速度。

RTT控制块的地址检测选择Auto，通常情况下由J-Link自动搜索即可检测成功。

 

（2）Recorder Configuration设置完成后，点击Target->Start Recording选项即可开始跟踪记录，在演示中使用到了J-Link，默认使用的跟踪模式是持续记录模式，此时跟踪的开启和停止将由PC端的SystemView软件来控制。

进入跟踪后可以得到如图6所示的可视化跟踪视图，每一栏代表应用中的中断或者Task，按优先级从高到低排列，图6直观的展现了RTOS应用中发生任务抢占的情形，低优先级的DemoTask任务执行过程中被高优先级的TestTask任务抢占。

借助SystemView这样的可视化分析工具，可以帮助开发者更好的了解RTOS应用的实时行为，进而创造更高质量的代码。本文演示中使用的STM32F767ZI_Nucleo开发板的uC/OS-III官方移植例程可以在如下链接中进行下载。

审核编辑：汤梓红