Логирование и профилирование в микроконтроллерах

Я обнаружил, что большинство моих постов про программирование в последнее время касаются микроконтроллеров. Такова специфика текущих задач.

Хотя программа и крутится на микроконтроллере, вспомогательные задачи, которые надо решать, остаются теми же, что для программ большого компьютера. Две из таких задач -- логирование и профилирование.

(читать дальше)

Логирование -- запись куда-либо событий, происходящих в программе. Во многом логирование и отладочная печать -- это одно и то же. После (или во время) выполнения программы лог можно изучить. Это помогает отладке.
Профилирование (кода) -- выяснение, какой участок программы сколько времени выполняется.

Для решения первой задачи на компьютере существует такая вещь, как файловая система. Мы можем в любой момент открыть файл, чиркануть туда пару строк и закрыть.
Для решения второй задачи есть целые системы (названий которых я, правда, не знаю, однако знаю, что в последних версиях вижуал студии профилировщик входит в комплект поставки).

Эти две задачи во многом схожи: в одной надо направлять на выход текстовые сообщения, а в другой -- метки времени.

На микроконтроллере наши ресурсы крайне ограничены. Можно выдавать лог через какой-нибудь UART, но их мало, а передача данных будет медленной. Контроллер медленный сам по себе, поэтому потеря времени на логирование и, тем более, на профилирование -- это плохо.

Поэтому лог надо вести в оперативной памяти. Естественно, чем меньше памяти, тем беднее будут возможности по логированию. Итак, вам понадобится:
-- свободная память, чем больше, тем лучше. Для комфортной работы нужно 20-40 KiB. Но у некоторых контроллеров ВСЕГО 40 KiB.
-- таймер, который будет заведовать метками времени.

Об'являем глобальный массив:

#define LOG_SIZE 10000//в каком-нибудь хэдере
volatile int log[LOG_SIZE];
volatile int log_idx=0;

volatile нужно, чтобы не было эксцессов с кэшированием памяти, оптимизацией компилятора и пр. Это слово означает, что чтение и запись в указанные области памяти каждый раз надо производить "начисто", даже если кажется, что можно как-то срезать путь.

Таймер настраиваем так, чтобы он выдавал по одному тику каждую миллисекунду. Это достаточно удобно для наблюдения.

В каждом модуле, где будет осуществляться запись в лог, надо написать:

extern volatile int log[LOG_SIZE];
extern volatile int log_idx=0;

(очевидно, что LOG_SIZE виден не будет; надо включить хэдер, где он определён)

А для записи событий использовать следующую функцию, к примеру:

void log(int type)
{
	log[log_idx]=type*100000+get_timer();//get_timer() выдаёт время в миллисекундах
	log_idx++;
	if(log_idx>=LOG_SIZE)
		log_idx=0;
}

Теперь у нас в старших разрядах будет тип события, а в младших -- метка времени (например, 77001427 -- код события 77, 1427 миллисекунд от последнего переполнения таймера). Данный пример рассчитан на таймер, который будет переполняться не реже, чем раз в сто секунд. В противном случае младшие разряды начнут "наползать" на старшие, где тип события. Если вам нужно больше, то вместо 100000 можно поставить что-нибудь более крутое, например, 1000000.

Очевидно, что всё это действует при отображении данных в десятичной системе. Если у вас вывод только в шестнадцатеричной, придётся немного переделать.

Как этим пользоваться, я думаю, очевидно. Но всё равно напишу:

1. Во всех местах, где происходит что-то интересное, вызываем функцию log(), в качестве аргумента указывая уникальный код места вызова (тип события). Коды придётся придумать самим.
2. Останавливаем процессор (желательно интерактивным отладчиком) и смотрим в память по адресу log. Там будет лог. При этом он будет относительно читабельным (если вы все типы событий запишете на бумажку).

Аналогичным образом можно гнать в этот лог значения переменных, причём без всяких кодов событий, если мы точно знаем, что и когда записываем. Например, так:

void log_data(int value)
{
	log[log_idx]=value;
	log_idx++;
	if(log_idx>=LOG_SIZE)
		log_idx=0;
}
//в месте вызова
//...
	int c=25,d=35;
	log(15);
	log_data(c);
	log_data(d);
//...

Тогда по логу будет понятно, что после события с кодом 15 идут значения двух переменных без меток времени, просто как числа в массиве. Логировать числа с плавающей точкой, конечно, в таких условиях будет сложновато.

Это всё будет нормально работать, к сожалению, только на крутых 32-битных контроллерах. Что делать на 8 и 16-разрядных, не знаю. Может быть, писать коды событий и метки времени по очереди?

---

Мультипаспорт

Я уже писал про бесконтактное обслуживание у карт Сбербанка.

Вот какое дополнительное наблюдение я провёл.

Во-первых, у карт Мир бесконтактное обслуживание либо не работает вовсе, либо работает редко.

Во-вторых, как работает бесконтактно обслуживание в банкоматах/терминалах оплаты:
1. Приложите карту.
2. Введие пин-код.
3. Выберите что вам надо.
4. Приложите карту ещё раз в течение 30 секунд.
5. Прикладывайте её при каждой следующей операции (кажется, по два раза на операцию).

Да, без этого не обойтись, иначе можно было бы один раз карту приложить, а потом делать что угодно в отсутствие клиента и карты. Но такой подход означает, что карту нельзя прятать в кошелёк, а надо постоянно держать наготове. И при этом успевать за 30 секунд её прикладывать. Немножко спасает ситуацию, что не надо каждый раз вводить пин-код. Но мне было бы удобнее, если бы карта всё время работы была внутри банкомата.

Изюминки добавляет то, что в одном из терминалов оплаты, которым я пользуюсь, считыватель карт мигает зелёным, пока в него не сунешь карту. После этого он перестаёт мигать, а карту не ест -- и остаётся только один выход -- прикладывать. При этом нет разницы -- совал ты Визу или Мир (а у Мира прикладывание не работает).

UPD.
1. Всё же при повторных операциях пин-код вводить нужно, поэтому никакой экономии не происходит.
2. Считыватель карт карту Мир всё же сожрал, а как только сунул Визу -- заблокировался и сказал "прикладывайте".

---

Little Nightmares (2017)

Эта игра -- по типу Limbo и Inside. Если вы знаете эти игры, то вы уже знаете -- играть вам в неё или нет.

Основная игра начинается очень скучно. Вся первая глава -- нудное хождение по уровню практически без загадок и опасностей. Но со второй главы играть становится гораздо интереснее.

Когда жёлтенькая во второй главе оголодала, мне стало интересно, умрёт она или нет, если ничего не будет есть. Я оставил её около еды, а сам... пошёл ужинать! ^__________^

Некоторые детали сеттинга вызывают у меня острую ассоциацию с Освенцимом (с которым я знаком, в основном, по комиксу Маус). В первую очередь, эти детали видны в первых двух главах. Например, огромное количество бесхозных ботинок и чемоданов.

У игры есть DLC -- ещё три главы про другого персонажа, а не про девочку в жёлтом плаще. Дополнения получились очень сильные, если вам понравилась основная игра, то дополнения тоже обязательны к прохождению.

По атмосфере и сюжету у меня к игре претензий нет -- всё очень хорошо. А вот по геймплею претензии есть:
1. У нас 2017 год на дворе, но персонажи проваливаются в текстуры, а героиня может застрять в них.
2. Управление чудовищное -- сложно схватиться за предмет -- всё время промахиваешься. Либо у игры с перспективной что-то, либо у меня с глазами.
3. Загадки основной игры выглядят очень ненавязчиво -- как будто ты случайно идёшь мимо, и так совпало, что для того, чтобы пройти дальше, надо сделать то, то и то (ну, кроме вентиляции). Это редко встречается в паззлах, а ведь это крутой подход. А вот уровни дополнений делал совершенно другой человек. Там загадки "обычные", как будто специально подстроено, что надо совершить определённые действия. При этом, сразу видно, какие.

В игре есть всякие спрятанные секретики, которые можно собирать. Спрятаны они гораздо хуже, чем обычно в таких играх прячут. Почти всё можно найти методичным осматриванием уровней.

Про комикс. Комикс делает сеттинг немного понятнее. Но меня лично больше всего впечатлило, что жёлтенькую на корабль привёз высокий человек в синем плаще.

Несколько скриншотов:

(скриншоты)

Те самые ботинки и чемоданы.


Гномы, когда спихивают сундук, не смотрят, куда он упадёт. Пришлось, правда, постараться, чтобы под него попасть, но это оказалось вполне реально!


Смотрите, справа сверху -- тэру-тэру-боодзу -- первый признак Японии в игре.


Парный унитаз! Миленько.


Повар провалился в текстуры.

---

Пачули

Мама распаковала коробки с книгами. Там они лежали во время ремонта одной из комнат.

Мама: А вот на эту полку я поставила странные книги.

Я смотрю, а почти все книги на полке -- мои!

---

Соцреализм

Зашёл я в дружественную организацию. Там в одной из комнат на табуретке стоит ноутбук. А перед ним на стуле сидит программист. А рядом с ним висят три полотенца. И грязная облупленная батарея.

Я: Вы что, так и работаете?
Он: Ага.
Я: Вот прямо рядом с этими полотенцами и батареей?
Он: Ага.
Я: Но у вас же офис есть!
Он: А там шумно.
Я: А можно я эти полотенца сфотографирую?
Он: Можно. А зачем?
Я: Ну, просто это так выглядит. Полотенца. И облупленная батарея. Практически Мопассан.
Он: Ты прям как художник.
Я: Что? Мопассан -- писатель.
Он: Ну, ты видишь красивое там, где его нет.

А вот и та самая батарея.

(старая версия)

i.imgur.com/1V90ix0.jpg

---

Спаси и сохрани

В общем, уже несколько дней не работает подключение к дайари по Semagic, поэтому я не могу делать посты задним числом. Успевать до полуночи я разучился, поэтому какое-то время будет не один пост в сутки, а один пост в сутки в среднем.

Я когда-то писал, что типа интернет скоротечен, поэтому надо всё интересное сразу сохранять. Недавно я убедился в скоротечности телеграма. Один из чатов, где я сидел, был удалён владельцем. В результате пропал доступ к хистори старше пары дней. А после перезапуска телеграма группа вообще пропала из списка. Я пока не знаю, будут ли пропадать личные переписки удалённых пользователей. Если вы знаете -- сообщите мне.

Тут есть два варианта действий.

Первый. Сохранять (форвардить) из чатов/каналов/личной переписки только нужное. Для этого есть Saved Messages. Но там всё будет в одной куче. Есть вариант получше. Можно создать закрытый канал лично для себя и туда форвардить всё интересное по определённой теме. И так на каждую тему. Это пропадёт уже только с пропажей вашего аккаунта.

Второй. Использовать недавно появившуюся функцию экспорта -- (вертикальное многоточие -> "Export chat history"). В результате экспорта создаётся локальный html-файл. К сожалению, для каждого контакта придётся делать экспорт отдельно, но зато можно выбрать период. Например, каждый месяц делать бэкапы за месяц. Или можно сделать экспорт всех чатов сразу (гамбургер -> Settings -> Advanced -> Export Telegram Data), но тогда нельзя выбрать период.

Я бы, конечно, хотел, чтобы хистори всех чатов сохранялась автоматически -- и после каждого пришедшего сообщения. И с сохранением картинок и пр. (настраиваемо: чтобы файлы больше определённого размера не качались). Но видимо пока это можно сделать только при помощи диких костылей на Telegram Purple.

---

Kiznaiver 01-12 END

Нашёл сериал по серии скриншотов, где девица парню говорит, что хочет его раскормить, чтобы на него "всякая дрянь не заглядывалась", а он краснеет.

О чём

Идейные продолжатели дела доктора Менгеле решают осуществить проект полной комплементации человечества в отдельно взятом классе.

Что думаю

Это студия Trigger. Я уже знаком с ней по Franxx'у, который глубоко вторичен. А вот этот сериал -- гораздо оригинальнее. В начале смотреть страшно, т.к. главных героев заставляют что-то делать -- а те делать не хотят, но возможности сопротивляться у них нет. Начало довольно нестандартное.

Потом смотреть интересно. Скелетов в шкафу у персонажей немного, они шаблонные, но качественные.

А концовка вышла кляклая. Можно было бы такой эпик развернуть! А можно было наоборот -- открыть какую-нибудь страшную тайну и на этом закончить. Но этого не сделали, хотя выглядело так, будто собирались. Скучновато.

По всей длине сериал немного улучшают шуточки.

Рекомендации

Особых рекомендаций нет. Сериал довольно интересный, но не нацеленный на какую-либо конкретную аудиторию.

Скриншоты

(скриншоты)

Что же она без ключей пришла? (референс к Evil Within)


Метро-2! (это действительно Метро-2)


Такие же лица в таком же положении делали персонажи Kono Suba.


Тидори -- девочка сверху. Продолжите фразу.


С человеком с топором следует говорить на "вы"!


Восславим Лейн!


SOUND ONLY


2 x Аянами Рэй (они и по характеру похожи)


Йута (кродёться)


Как-то её жест неприлично выглядит!

---

О слове "кляклый"

Я это слово знал всегда. Полной неожиданностью стало то, что больше его никто не знает. Я провёл опрос более 20 человек, проживающих в разных частях России, а также в Беларуси и на Украине. Только двое сказали, что вроде как его слышали, но значение назвать не смогли. Остальные предлагали вместо этого слова "клятый" (2 и более человек) и "клёклый" (1 человек).

Что же такое "кляклый"? Кляклый -- это ещё не жидкий, но уже далеко не густой.

Это слово очень редко встречается и в словарях тоже находится с трудом. Тем не менее, вот подтверждение из словаря, что такое слово есть:

rjaz.net/news/kljaklyj/2012-07-17-5280

КЛЯКЛЫЙ (кл'аклай), -ая.
1. Сырой, непропеченный (о хлебе или других изделиях из муки).
2. Жидковатый, вязкий.

По-видимому, "кляклый" -- это действительно вариант слова "клёклый", вот что предлагает викисловарь: ru.wiktionary.org/wiki/%D0%BA%D0%BB%D1%91%D0%BA... .

1. ссохшийся, покрывшийся плотной коркой.
2. непропечённый, тяжёлый, плотный.

Осталось понять, можно ли считать непропечёное жидковатым? Я не видел непропечёного теста, поэтому не знаю.

Как же я получил это слово? Оно относится к рязанскому диалекту. Оба моих родителя это слова знают. Обе мои бабушки (со слов родителей) это слово знали. Прабабушка по материнской линии действительно из-под Рязани, вопросов нет. Но вот по другой линии ничего подобного не обнаруживается. Загадка.

Вот тут мужик тоже интересуется этим словом: mittenwalder.livejournal.com/223336.html .

---

О скромности

Меня в чате спросили -- "А ты японский знаешь?"

Я ответил -- "Немножко))". А сам стал злобно хихикать.

---

Киберпанк 2077

Сегодня узнал, что на Почте России, оказывается, нельзя оплатить наложенный платёж по банковской карте (а другие услуги можно).

Об'ясняется это якобы тем, что не всегда наложенный платёж проходит (например, из-за ошибки в реквизитах). А если платёж не прошёл -- надо вернуть деньги. И вот методом возврата денег на карту Почта России почему-то не владеет. Хотя вообще-то такая техника существует!

---

Ниточку на свитере обрезать, часть 1

Об'ясняю маме, как принимать бытовую технику у курьера:

-- Вот, держи нож. Курьер придёт, поставит товар. Ты ему говоришь: "Распаковывайте товар". А он отвечает: "Сами распаковывайте". Тогда ты достаёшь нож...

---

Остановись, мгновение!

Мгновение не всегда бывает прекрасно, но выяснить, каково же оно, бывает необходимо.

Есть микроконтроллер, на котором крутится прошивка. В прошивке происходит событие X, вызывающее срабатывание точки останова в интерактивном отладчике. Как посмотреть на осциллографе, какие данные бегали по линиям непосредственно перед событием?

Для начала, в осциллографе есть режим Single Sequence ("однократная последовательность"), который отображает сигналы в окрестности от момента срабатывания "триггера". А триггер -- это условие, которое проверяется перед тем, как начать запись сигналов. Обычно условие имеет вид "напряжение по каналу 3 должно упасть ниже 2,5 вольт" -- или что-то подобное. Это всё настраивается при помощи вращения ручек и нажатия кнопок.

Хорошо, если событие X, за которым мы охотимся, сопряжено с изменением состояния какой-нибудь заранее известной линии. Типа та падает из единички в нолик. Тогда к ней можно подключиться и использовать как триггер. Но если такой линии нет?

То её надо создать. Тут нам и пригодится тот самый светодиод, который мы запаяли три поста назад. В строчке перед точкой останова пишем, что светодиод надо включить/выключить. И подключаем канал осциллографа к его ножке. Вуаля.

---

На глазах у изумлённой публики

Сцена была такая. Три дворника стояли в ряд на асфальте в глубокой луже. В руках у них были лопаты для снега. На улице был плюс.

Потом они начали делать так: первый дворник загрёб воду лопатой и метнул её на сугроб на газоне. В этот момент второй сделал то же. А за ним и третий. Они стали повторять это в цикле.

Это смотрелось так классно, что я достал смартфон и стал снимать их на видео. Один из них сразу встал. Второй продолжил своё дело. А третий пошёл ко мне.

-- Зачем снимаешь?
-- Да так... интересно. Я никому показывать не буду.

И я ушёл. А потом уже подумал -- могли ведь и побить!

К сожалению, на видео их синхронная работа так и не попала.

---

Или то, что чашка кофе

Ещё со времён Half-Life 1 (а может и ещё раньше) в компьютерных играх для "тайного" перемещения между локациями используются вентиляционные ходы. И, что удивительно, входы в эти ходы всегда расположены так, что туда можно удобно забраться. И внутри их размер такой, что по ним удобно ползать. Естественно, ходы ведут именно туда, куда надо.

Но насколько это соответствует реальности, интересно?

Скажу честно, по вентиляциям я не специалист. Но то, что я видел, не пригодно для перемещения. Вентиляция во-первых, слишком узкая, а во-вторых, вертикальная.

Стоит обратиться к гуглокартинкам. Там всё-таки можно найти подходящие ходы. Но используются они для вентиляции помещений типа ангаров. Или для вентиляции магистрального уровня -- и в помещения всё равно выходят маленькие ходы. Вот, например:

ecoenergovent.ru/webroot/files/uploads/images/o...
ozontech.ru/wp-content/uploads/2018/01/201-1024...
ultrasale.ru/dbpics/379063.JPG

Может, конечно, в Америке вентиляцию делают именно так, как её показывают в играх, не знаю.

А ещё вентиляция в играх обычно чистенькая, хотя там на стенках такой трешак твориться должен!

Тем не менее, перемещения через вентиляцию очень узнаваемы. Если виден подходящий люк, сразу становится понятно, что делать дальше.

---

Признак Белоглазова

Даже если вы проектируете малюсенькую платку с микроконтроллером, на ней в обязательном порядке должны присутствовать компоненты, позволяющие диагностировать её состояние во время работы. Как минимум, это:
-- светодиод питания, который светится, когда на микроконтроллер (!) подано питание;
-- светодиод, управляемый через GPIO микроконтроллера.

Лучше, если последних будет минимум две штуки (разного цвета). Первый надо зажигать, когда прошивка стартовала и произвела базовые настроечные действия. Второй надо зажигать, когда все блоки и устройства успешно инициализированы -- контроллер готов к работе.

Необходимость наличия такой диагностики связана с тем, что не всегда работа с платой осуществляется через интерактивный отладчик. Поэтому хорошо бы знать, жива плата вообще или нет. А если не жива, то на каком этапе фейл.

Если для финальной версии платы цветомузыка недопустима, светодиоды можно делать с'ёмными.

---

Сделай сам

Заказали диван. Диван привезли. Оплачены под'ём на этаж и сборка.

Диван состоит из трёх деталей -- две большие и одна маленькая. Грузчики две большие несли пешком, а маленькую оставили у лифта внизу. Две большие собрали, подходят к выходу из квартиры. И один из грузчиков мне говорит:

-- А что, вы третью деталь не подняли?

---

О понтах

Выбирали устройство... по документации. Чем качественнее руководство по программированию, тем лучше.

Начальник: И как тебе это устройство?
Я: Инструкция крайне... лапидарная.
Начальник: Лапидарная? Тебе череп не жмёт?

А потом я прочитал, что лапидарный это не просто "краткий", а "краткий И ясный". Инструкция была действительно короткая, но совершенно непонятная. Поэтому я из-за недостатка образованности употребил слово не к месту.

---

Who you gonna call?

Я сидел в поезде метро, а передо мной стояла женщина несколько старше средних лет. Она пританцовывала и подпевала плееру. Что ж. Обычно люди так не делают, но... будем считать это вариантом нормы. Ну прёт человека!

И вдруг она сказала:
-- Не пизди.

Говорила не мне. Ага, значит она всё-таки имеет психическое расстройство. Я таких людей побаиваюсь, которые в транспорте сами с собой разговаривают. Но агрессии эта женщина не проявляла.

Потом она продолжила напевать. Через минуту она снова сказала:
-- Не пизди.

А через какое-то время:
-- Какое нахуй долголетие??

Я приподнял на неё взгляд и обнаружил, что на куртке у неё было два значка. Один значок был "не отдадим Курилы", а другой был... Ghost Busters. Ага, может тогда она с призраком разговаривает? С кем не бывает. Правда значок был странный. На нём было фломастером написано VON, а лицо призрака с эмблемы было заклеено лицом человека, похожего на Собянина.

Потом место рядом со мной освободилось, она туда села, продолжив приплясывать (сидя) и подпевать, но больше не разговаривала.

А когда я собрался выходить, я увидел рядом с дверью телеэкран, который транслировал специальную метроверсию канала Москва 24. И там шёл ролик про программу "Московское долголетие".

Тогда-то я и понял, что всё это значило. Женщина разговаривала с телевизором!

О-о-окей, всё же это был вариант нормы.

---

Я всегда с собой беру

-- А у вас нету случайно с собой кубика Рубика?
-- Нету. Но могу завтра принести. Что же вы заранее не предупредили!
-- Если бы я заранее знал, что он понадобится, я бы и сам принёс.
(коллега хотел на его примере что-то об'яснить студентам)

---

Не нажимать

У новых валидаторов справа есть вот такая штука:

Я думал, что это заклёпка крепления на поручень. Но потом оказалось, что это кнопка! (очередной пример отсутствия юзер-френдли... попробуй догадайся, что это!)

У старых валидаторов эта кнопка могла быть выведена на поручень (и часто на ней было написано "STOP"). Тут же кнопка входит в состав валидатора. Эта кнопка -- "информирование". Нажимаете кнопку, прикладываете билет -- и видите информацию об оставшихся поездках и сроке годности. Жалко, что не показывает последний проход.