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嵌入式开发调试工具

概述

嵌入式开发需要多种调试工具，包括串口调试、网络调试、逻辑分析等。

串口调试工具

minicom

Bash
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# 安装
sudo apt install minicom

# 配置
sudo minicom -s

# 连接
minicom -D /dev/ttyUSB0

# 常用快捷键
Ctrl+A, Z    # 帮助菜单
Ctrl+A, X    # 退出
Ctrl+A, S    # 发送文件
Ctrl+A, R    # 接收文件
Ctrl+A, C    # 清屏

screen

Bash
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# 安装
sudo apt install screen

# 连接串口
screen /dev/ttyUSB0 115200

# 退出
Ctrl+A, K

# 记录输出
screen -L /dev/ttyUSB0 115200

picocom

Bash
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# 安装
sudo apt install picocom

# 连接
picocom -b 115200 /dev/ttyUSB0

# 退出
Ctrl+A, Ctrl+X

# 带自动换行
picocom -b 115200 --omap crcrlf /dev/ttyUSB0

cu

Bash
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# 安装
sudo apt install cu

# 连接
cu -l /dev/ttyUSB0 -s 115200

# 退出
~.

kermit

Bash
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# 安装
sudo apt install ckermit

# 配置 ~/.kermrc
set line /dev/ttyUSB0
set speed 115200
set carrier-watch off
set flow-control none

# 运行
kermit
C-Kermit> connect

串口调试助手（GUI）

CuteCom

Bash
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# 安装
sudo apt install cutecom

# 运行
cutecom

SerialTool

Bash
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# Python串口工具
pip install pyserial
python -m serial.tools.miniterm /dev/ttyUSB0 115200

自定义Python串口工具

Python
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import serial
import threading

def serial_monitor(port, baudrate):
    ser = serial.Serial(port, baudrate, timeout=1)
    
    def read_thread():
        while True:
            if ser.in_waiting:
                data = ser.read(ser.in_waiting)
                print(data.decode('utf-8', errors='ignore'), end='')
    
    thread = threading.Thread(target=read_thread, daemon=True)
    thread.start()
    
    while True:
        cmd = input()
        ser.write((cmd + '\r\n').encode())
    
    ser.close()

serial_monitor('/dev/ttyUSB0', 115200)

网络调试工具

netcat (nc)

Bash
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# TCP服务端
nc -l -p 8080

# TCP客户端
nc 192.168.1.1 8080

# UDP服务端
nc -u -l -p 8080

# UDP客户端
nc -u 192.168.1.1 8080

# 传输文件
# 发送端
nc -l -p 8080 < file.txt
# 接收端
nc 192.168.1.1 8080 > file.txt

socat

Bash
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# TCP转发
socat TCP-LISTEN:8080,fork TCP:192.168.1.1:80

# 串口转TCP
socat TCP-LISTEN:8080,fork FILE:/dev/ttyUSB0,rawer

# UDP转发
socat UDP-LISTEN:8080,fork UDP:192.168.1.1:8080

telnet

Bash
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# 连接
telnet 192.168.1.1 80

# 发送HTTP请求
GET / HTTP/1.1
Host: 192.168.1.1

curl

Bash
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# GET请求
curl http://192.168.1.1/api/data

# POST请求
curl -X POST -d "key=value" http://192.168.1.1/api

# 带认证
curl -u user:pass http://192.168.1.1/api

# 下载文件
curl -O http://192.168.1.1/file.bin

# 查看响应头
curl -I http://192.168.1.1

# 调试模式
curl -v http://192.168.1.1

wget

Bash
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# 下载文件
wget http://192.168.1.1/file.bin

# 后台下载
wget -b http://192.168.1.1/file.bin

# 断点续传
wget -c http://192.168.1.1/file.bin

# 递归下载
wget -r http://192.168.1.1/

协议调试

Modbus调试

Bash
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# 使用mbpoll
mbpoll -a 1 -r 0 -c 10 -t 3 /dev/ttyUSB0

# 使用pymodbus
pip install pymodbus

MQTT调试

Bash
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# 安装mosquitto客户端
sudo apt install mosquitto-clients

# 订阅
mosquitto_sub -h 192.168.1.1 -t "sensor/#" -v

# 发布
mosquitto_pub -h 192.168.1.1 -t "sensor/temp" -m "25.5"

HTTP调试

Bash
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# 使用httpie
pip install httpie

# GET请求
http GET http://192.168.1.1/api/data

# POST请求
http POST http://192.168.1.1/api key=value

系统调试

strace

Bash
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# 跟踪系统调用
strace ./myapp

# 跟踪特定系统调用
strace -e open,read,write ./myapp

# 附加到运行中的进程
strace -p <pid>

# 统计系统调用
strace -c ./myapp

ltrace

Bash
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# 跟踪库函数调用
ltrace ./myapp

# 跟踪特定函数
ltrace -e malloc,free ./myapp

ftrace

Bash
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# 内核函数跟踪
echo function > /sys/kernel/tracing/current_tracer
echo do_sys_open > /sys/kernel/tracing/set_ftrace_filter
cat /sys/kernel/tracing/trace

perf

Bash
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# 性能分析
perf record ./myapp
perf report

# 实时查看
perf top

# 统计事件
perf stat ./myapp

存储调试

dd

Bash
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# 读取设备
dd if=/dev/mmcblk0 of=backup.img bs=1M count=100

# 写入设备
dd if=image.bin of=/dev/mmcblk0 bs=1M

# 查看进度
dd if=/dev/zero of=test.bin bs=1M count=100 status=progress

hexdump

Bash
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# 十六进制查看
hexdump -C file.bin

# 指定偏移和长度
hexdump -C -s 0x100 -n 256 file.bin

fdisk/parted

Bash
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# 查看分区
fdisk -l /dev/mmcblk0

# 分区操作
fdisk /dev/mmcblk0

# GPT分区
parted /dev/mmcblk0

日志分析

journalctl

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# 查看日志
journalctl

# 实时查看
journalctl -f

# 过滤单元
journalctl -u myservice

# 过滤时间
journalctl --since "1 hour ago"

# 过滤优先级
journalctl -p err

dmesg

Bash
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# 查看内核消息
dmesg

# 实时查看
dmesg -w

# 清空
dmesg -c

# 过滤
dmesg | grep -i error

远程调试

SSH

Bash
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# 连接
ssh user@192.168.1.1

# 端口转发
ssh -L 8080:localhost:80 user@192.168.1.1

# 反向端口转发
ssh -R 8080:localhost:80 user@192.168.1.1

# 文件传输
scp file.txt user@192.168.1.1:/home/user/

rsync

Bash
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# 同步文件
rsync -avz src/ user@192.168.1.1:/dst/

# 增量同步
rsync -avz --progress src/ user@192.168.1.1:/dst/

# 排除文件
rsync -avz --exclude '*.log' src/ user@192.168.1.1:/dst/

参考资料