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ESP32S3:开发环境搭建、VSCODE 单步调试、Systemview 分析任务运行情况

news 2025/8/28 11:33:26

目标: 实现点灯工程，并且可以基于 vscode 进行单步调试与 systemview 来分析任务运行情况。

环境搭建

如需在 ESP32-S3 上使用 ESP-IDF，请安装以下软件：

设置工具链，用于编译 ESP32-S3 代码；
编译构建工具 —— CMake 和 Ninja 编译构建工具，用于编译 ESP32-S3 应用程序；
获取 ESP-IDF 软件开发框架。该框架已经基本包含 ESP32-S3 使用的 API（软件库和源代码）和运行工具链的脚本；

主要参考步骤：
https://github.com/espressif/vscode-esp-idf-extension/blob/master/README_CN.md

VScode + ESP-IDF

软件安装步骤简介：

安装 vscode，以及一些基础插件。
安装 ESP-IDF 插件，安装完插件记得要重启 VSCODE 。
从命令列表中选择 配置 ESP-IDF 扩展。

借助于 ESP-IDF 插件来安装 ESP-IDF 框架：

IDF_TOOLS_PATH 与 IDF_PATH 不能相同。
主要就是 ESP-IDF、ESP-IDF Tools、与 Python virtual enviroment 安装。

demo 编译

windows 使用 ESP 官方的 ESP-IDF 安装包，安装这个框架之后，会生成对应的 CMD 与 PowerShell 。
在这里插入图片描述
如果我们 VSCODE 拓展安装好，在 VSCODE 当中也会集成类似的功能，点击这个操作也会配置好对应的开发终端。

我们可以直接打开这个 power shell，在打开这个 Power shell 的时候，他会自动执行一系列脚本，帮我们将这个终端的开发环境配置好，各种环境变量这些。比如说我们在这个终端当中可以直接使用 idf.py build 等等操作。

常规操作：

idf.py set-target esp32s3
idf.py menuconfig
idf.py build

menuconfig 过程当中，配置对应的 Blink Type：GPIO。
在这里插入图片描述
配置对应的 GPIO 端口：

最后编译烧录即可。

Openocd + gdb：命令行操作

我们使用的是 ESP32S3 内置的 JTAG 接口，只用一个 USB 线，既能实现串口数据传输，也能实现 JTAG 的烧录与调试。

使用命令行操作 openocd + gdb 来连接ESP32

在 IDF-Tools 的目录下，找到 Openocd 的相关配置文件：xxx\Espressif\tools\openocd-esp32\v0.12.0-esp32-20250422\openocd-esp32\share\openocd\scripts\board
builtin 其实就是使用 ESP32S3 内置的 JTAG。
使用 openocd 来连接 ESP32，openocd -f board/esp32s3-builtin.cfg
在使用 Openocd 连接的过程中，可能出现 error，这时候需要 zadig安装winusb
zadig 安装 USB 驱动，注意安装完驱动将 USB 线重新拔插一下。

也可以尝试下官方推荐的这个操作：
安装好之后，必须保证 Openocd 连接无报错。

找到可以连接当前芯片的 GDB 调试工具，ESP32S3 的架构是xtensa，在 ESP-Tools 的目录下可以找到：xxx\Espressif\tools\xtensa-esp-elf-gdb\16.2_20250324\xtensa-esp-elf-gdb\bin
在这里插入图片描述
这时候另外启动一个终端，来运行 GDB 工具：xtensa-esp32s3-elf-gdb .\build\blink.elf -x gdbinit

gdbinit 是我们指定，GDB 启动执行的脚本：

set remotetimeout 100
target extended-remote :3333
set remote hardware-watchpoint-limit 2
mon reset halt
flushregs
thb app_main
c

Openocd + gdb：vscode 操作

确认调试方式、调试端口、芯片型号
在这里插入图片描述
然后再 settingjson 当中会出现：

{"idf.portWin": "COM4","idf.flashType": "JTAG","idf.openOcdConfigs": ["board/esp32s3-builtin.cfg"],
}

接下来配置 launch 文件，可以直接用插件集成的功能，会自动帮填充 launch 文件
在这里插入图片描述

然后就会自动添加好了

Systemview 功能使用

demo 的 CMakeLists.txt 添加 app_trace 组件，注意是需要在 main/ 路径添加，而不是根系统路径下添加。

idf_component_register(SRCS "blink_example_main.c"PRIV_REQUIRES app_trace driverINCLUDE_DIRS ".")

添加之后，就可以直接使用 idf.py menuconfig 来配置对应的功能
在这里插入图片描述

在 Openocd 可以成功连接之后，我们可以看到相关的输出，提示我们可以使用 telnet 来连接 openocd：
在这里插入图片描述
windows 可能会默认关闭 telnet 功能，需要在windows开启和关闭功能里面开启telnet客户端

这时候我们另外启动一个终端，然后通过 telnet 建立一个连接：telnet localhost 4444 回车，终端会自动连接上目标板。

telnet localhost 4444 代表什么？

客户端：就是你的 telnet 程序。
服务器：是你刚刚启动的 openocd 进程。
接后，你输入的命令（例如 halt、resume、reset run、flash info），都会通过 TCP 4444 端口发送给 OpenOCD。
OpenOCD 收到命令后，会去操作 USB-JTAG 接口 → 芯片调试寄存器 → 控制 ESP32-S3。

在windows 打开 esp-idf powershell 之后，我们可以查看这个环境使用的 openocd 是哪一个？

可以发现这个是 esp32 定制的 openocd ，对应的 github连接：esp32-openocd
OpenOCD 本体是一个通用调试服务器，支持 ARM、RISC-V、Xtensa 等很多架构。
Espressif（乐鑫）在官方 OpenOCD 基础上做了扩展（通常叫 esp-openocd），里面增加了不少命令，比如 esp flash、esp sysview 等，专门支持 ESP32/ESP32-S2/S3/C3。
SystemView 是 Segger 出的一套运行时追踪工具，可以通过 JTAG/SWO 收集 FreeRTOS 任务切换、事件等数据。ESP32 的 OpenOCD 集成了对 SystemView 的支持。

Get-Command openocdCommandType     Name                                               Version    Source
-----------     ----                                               -------    ------
Application     openocd.exe                                        0.0.0.0    C:\00_SoftWare\07_mcu_dev\esp-idf\Espressif\tools\openocd-esp32\v0.12.0-esp32-20250422\openocd-esp32...

可以从他的开源代码当中看到对应的指令支持：
在这里插入图片描述

成功连接会显示：
在这里插入图片描述
在终端输入 esp sysview start file://pro-cpu.SVDat file://app-cpu.SVDat

这时候采用 VSCODE 进行调试，这时候他会将调试过程中的信息，写入到 PC 的这两个文件当中。然后终止调试。

最后使用 systemview 来进行离线分析 CPU 的运行情况：
用systemview打开这两个文件，esp32S3是双核的所以会有两个内核的追踪信息文件，一般应用程序追踪信息都在
pro-cpu.SVDat 中
在这里插入图片描述

参考文档：
https://docs.espressif.com/projects/esp-idf/zh_CN/stable/esp32s3/get-started/index.html
https://blog.csdn.net/m0_60134435/article/details/137788122

查看全文

http://www.dtcms.com/a/354056.html