Отладка программ на Обероне при использовании компилятора O7 осуществляется главным образом через обработку аварийных остановок (TRAP) с помощью модуля MicroARMv{6,7}MTraps. При срабатывании аварийной остановки, микроконтроллер перезагружается, переменная этого модуля trapFlag становится TRUE, а информация о причине перезагрузки доступна в переменной trap.

Так во время разработки и отладки программы удобным является следующий прием:

MODULE MyProgram;
  IMPORT Traps := MicroARMv7MTraps;

  PROCEDURE Init;
  BEGIN
    ...
    IF Traps.trapFlag THEN Traps.ClearTrapFlag; ... handle Traps.trap ... END
    ...
  END Init;

BEGIN
  Init;
  MainLoop
END MyProgram.

Аварийные остановки происходят по ряду причин.

Программные причины (Oberon):

• Код 1: index check
• Код 2: type cast
• Код 3: array size
• Код 4: nil check
• Код 5: nil check (procedure call)
• Код 6: bad divisor (must be > 0)
• Код 7: assert

Аппаратные причины (ARMv{6,7}-M):

• Код 10: hard fault
• Код 11: memory manage
• Код 12: bus fault
• Код 13: usage fault

Аварийные остановки сообщают program counter pc и положение в исходном тексте модуля pos, поэтому, чтобы узнать место в программе, в котором произошло исключение, надо:

1. Используя значение pc узнать модуль, в котором оно произошло.
2. По номеру положения pos (номер символа) найти место в исходном тексте модуля (O7→Position)

Для микроконтроллеров NXP достаточно pc поделить на 2 (т. к. команды Thumb 2-байтные). Потом сравнить полученное число со списком вывода команды O7ARMv{6,7}MLinker.Link. Ошибка произошла в том модуле, где самое близкое из чисел меньших pc.

Для микроконтроллеров STM32 надо предварительно из pc вычесть 8000000H, так как программа в ROM начинается с этого положения.

ASSERT в готовых модулях служит для проверки предусловия или постусловия в рамках контрактного программирования.

SYSTEM.GET(SYSTEM.REG(SP), stkPos); (* SP = 13 *)
ASSERT(stkPos > MicroKernel0.heapLim);

Этот код проверит, не начал ли стек «заползать» на кучу. И если такая ошибка происходит, произойдет аварийная остановка.

Чтобы узнать больше про особенности работы с памятью читайте эту заметку.

Чтобы осуществлять отладку микроконтроллера необходимо обмениваться сообщениями. Более подробно организация обмена описана в заметке Обмен сообщениями с контроллером.

MODULE MobxAssert;

	IMPORT SYSTEM, ARMv7M := MicroARMv7M,
		Traps := MicroARMv7MTraps,
		Sys := MicroSTM32F103x8System,
		TPs := MicroSTM32F103x8TPorts;

	CONST
		idInit = 0CBX; idTrap = 0DEX;

	VAR
		p0: TPs.Port;
		
	PROCEDURE Receive (id: CHAR; a: ARRAY OF CHAR; len: INTEGER);
	BEGIN
		ASSERT(FALSE)
	END Receive;

	PROCEDURE MainLoop;
	BEGIN
		REPEAT
			TPs.Receive(p0);
			ARMv7M.WFI
		UNTIL FALSE
	END MainLoop;

	PROCEDURE Init;
		VAR ok: BOOLEAN;
	BEGIN
		TPs.Init(p0, TPs.USART1, 19200, TPs.parityNone, Receive);
		TPs.Send(p0, idInit, 0, 0, ok); (* required for "heating" UART *)
		IF Traps.trapFlag THEN
			Traps.ClearTrapFlag;
			TPs.Send(p0, idTrap, SYSTEM.ADR(Traps.trap), 9, ok)
		END
	END Init;

BEGIN
	Init;
	MainLoop
END MobxAssert.

Собирать командой:

^Q O7ARMv7MLinker.Link STM32F103C8 MobxAssert

В журнал будет выведена информация о модулях.

OARMv7MLinker 3.6.2016
linking MobxAssert Ok
	MicroARMv7M	256
	MicroKernel0	264
	MicroARMv7MTraps	950
	MicroSTM32F10xxD	1224
	MicroSTM32F103x8System	1227
	MicroSTM32F10xPinCfg	1476
	MicroSTM32F103x8TPorts	1603
	MobxAssert	3019
ROM: 6384 B; RAM: 508 B

Программа для Блэкбокса, которая покажет отладочную информацию

MODULE MobxDebug;
	IMPORT SYSTEM, TP := MicroTPorts, Log := StdLog;
	
	TYPE
		MessagesHandler = POINTER TO RECORD (TP.MessagesHandler) END;
	
	CONST
		id = 20X;
		idTrap = 0DEX;
		
	VAR
		p: TP.Port;
		mh: MessagesHandler;

	PROCEDURE Send*(t: INTEGER);
		VAR a: ARRAY 4 OF SHORTCHAR;
	BEGIN
		SYSTEM.PUT(SYSTEM.ADR(a), t);
		TP.SendMessage(p, id, a, 4)
	END Send;

	PROCEDURE (h: MessagesHandler) MessageReceived (id: SHORTCHAR; IN a: ARRAY OF SHORTCHAR; len: INTEGER);
		VAR  pc, pos, code: INTEGER;
	BEGIN
		IF id = idTrap THEN
			SYSTEM.GET(SYSTEM.ADR (a), pc);
			SYSTEM.GET(SYSTEM.ADR (a)+4, pos);
			code := ORD(a[8]);
			IF pc >= 8000000H THEN pc := pc - 8000000H END;
			Log.String("pc: "); Log.Int(pc DIV 2); Log.Ln;
			Log.String("pos: "); Log.Int(pos); Log.Ln;
			Log.String("code: "); Log.Int(code); Log.Ln;
		END
	END MessageReceived;

	PROCEDURE Open*(port: ARRAY OF CHAR);
	BEGIN
		IF p = NIL THEN
			p := TP.NewPort(port, 19200, {}, mh);
			Log.Bool(p # NIL); Log.Ln;
		END
	END Open;

	PROCEDURE Close*;
	BEGIN
		TP.Close(p)
	END Close;

BEGIN
	NEW(mh)
CLOSE
	Close
END MobxDebug.

В Windows запускается командой:

^Q "MobxDebug.Open('COM1')"

For Linux

^Q "MobxDebug.Open('/dev/ttyUSB0')"

Любая отправка МК команды, вызовет аварийную остановку из-за ASSERT(FALSE) в модуле прошивки.

^Q "MobxDebug.Send(0)"

В журнал Блэкбокса будет выведена информация:

pc:  3028
pos:  309
code:  7

Program Counter (pc) равен 3028, что больше 3019 (см. информацию при сборке), а значит аварийная остановка произошла в модуле MobxAssert в положении 309 с кодом 7.

Чтобы перейти к положению ошибки в модуле, удобно воспользоваться инструментом O7→Position.