在VSCode中使用QEMU调试FreeRTOS

在这篇文章中，我们将逐步完成一个示例设置，该设置以模拟 Arm Cortex-M3 微控制器为例，展示了如何使用 QEMU 在 Visual Studio Code （VSCode） 编辑器中调试 FreeRTOS 应用程序。此示例不需要实际硬件，需要笔记本电脑或台式机作为开发环境。

首先，什么是 QEMU，我们为什么要使用它进行调试？QEMU 是一个计算机仿真器，允许你虚拟化硬件类型，支持跨不同的CPU架构进行虚拟化。这对于嵌入式开发非常有用，因为你可以针对可能无法立即访问的硬件目标板运行应用程序。这可能是因为（1）你仍在为嵌入式产品设计选择芯片的过程中，（2）你的电路板在其他地方，如实验室，（3）你希望在没有物理硬件的情况下运行自动化测试，或（4）真正的硬件供不应求。如果你遇到到这些限制中的任何一个，并且软件开发必须继续进行，那么 QEMU 可以提供帮助。

QEMU支持许多不同的硬件平台，从x86到ARM再到RISC-V。FreeRTOS 也支持许多不同的硬件平台。因此，值得指出的是，我们将在下面介绍的示例不仅限于 FreeRTOS  和 Arm Cortex-M3硬件平台。如果你有 Arm Cortex-M3 以外的目标板或者其他OS，你可以调整一下，使用基本相同的方法。

我们如何开始？为了启动和运行该示例，有许多先决条件和依赖项。我在下面分 7 个步骤列出了这个过程，你可以遵循这些步骤。顺序并不那么重要，除了第7步应该保持最后一步。开发计算机上可能已经安装了部分或全部这些工具，如果是这种情况，请仔细检查它们是否是最新的，并存在于你的工作路径中。

Step

步骤

1）下载和安装VSCode：

2）下载和安装QEMU：

3）下载和安装 Arm GNU Toolchain：

4）下载和安装 CMake：

5）针对 Windows,环境 下载和安装 Git

(包括 Bash terminal)：Git应该已经安装MacOS 和 Linux 系统里面。

6）确保系统上安装了“make”。根据你的平台，有不同的方法可以做到这一点。

在Windows上，你可以使用 Chocolatey在命令提示符下使用下面命令安装 “make”：> choco install make。

在MacOS上，您可以使用以下命令在终端应用程序中使用Homebrew安装“make” $ brew install make。

在 Linux 上，您可以使用以下命令从终端使用包管理器安装“make”：$ sudo apt install build-essential。

7）添加 QEMU, Arm GNU Compiler, CMake, 和 'make' 安装路径到你的路径环境参数中。操作系统不同，完成方法不一样，确信使用了正确的方式。

安装必备工具后，继续克隆我们将使用的源代码。从命令行中，导航到要在其中使用演示代码克隆 FreeRTOS 存储库的文件夹(FreeRTOS repository with the demo code:

https://github.com/FreeRTOS/FreeRTOS)，例如 $ cd $HOME/project。然后，继续从 GitHub 克隆 FreeRTOS 存储库，如下所示：$ git clone https://github.com/FreeRTOS/FreeRTOS.git --recurse-submodules

克隆存储库完成后，启动 VSCode。在 VSCode 中，在菜单中选择“File > Open Folder'”。导航到你刚刚克隆的 FreeRTOS 存储库，然后选择此子文件夹

'.../FreeRTOS/FreeRTOS/Demo/CORTEX_MPS2_QEMU_IAR_GCC'

VScode 加载演示文件夹后，在编辑器中打开“.vscode/launch.json”。找到 miDebuggerPath 参数并将值更改为你使用的电脑上“arm-none-eabi-gdb”所在的路径。

现在打开“main.c”并确保mainCREATE_SIMPLE_BLINKY_DEMO_ONLY设置为 1，代码构建后将生成简单的闪灯演示。

接下来，在VSCode中按左侧面板中的“Run and Debug”按钮。从顶部的下拉菜单中选择“Launch  QEMU RTOSDemo”，然后按“play”按钮。这将生成代码、运行程序并联动了调试器。

从那里，你可以从按钮栏中“Continue”，“Step Over”，“Step Into”，“Step Out”和“Stop”，你还可以通过右键单击行号旁边，在代码中添加断点。

按“Continue”按钮将执行代码，将在终端中产生如下输出：

QEMU RTOSdemo started

Message received from task

Message received from task

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Message received from task

Message received from task

Message received from task

Message received from task

Message received from task

Message received from task

Message received from software timer

这就是你在VSCode中使用QEMU调试FreeRTOS的一个范例，你可以使用此示例来尝试和探索一切的可能性，来调试一下吧！

审核编辑：汤梓红