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rtos-debug

测试与质量

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更新于 10-15 00:29

技能介绍

用途

RTOS 调试技能面向运行实时操作系统(FreeRTOS、RT-Thread 或 Zephyr)的固件调试场景。当需要查看任务状态、怀疑任务栈溢出导致 HardFault 或异常行为、需要检测死锁(所有任务都处于等待状态)、需要查看队列与信号量等内核对象状态,或需要自动识别固件使用的 RTOS 类型时,可使用该技能。

主要能力

  • 自动探测 RTOS 类型:通过 ELF 符号表判断,vTaskStartScheduler 对应 FreeRTOS,rt_thread_init 对应 RT-Thread,k_thread_create 对应 Zephyr。
  • 任务列表查看:使用 --tasks 查看任务列表和状态,输出包含任务名、状态、优先级和栈使用信息。
  • 栈水位检查:使用 --stack-check 检查各任务栈水位,低于安全阈值时输出告警。
  • 死锁检测:使用 --deadlock 检查死锁特征,结果以明确的是/否形式输出。
  • 内核对象查看:使用 --queues 查看队列和信号量状态。
  • 不依赖 OpenOCD 的 RTOS awareness 功能,改用 GDB 直接读取 RTOS 内核数据结构。
  • FreeRTOS 提供完整支持(任务列表、栈水位、队列),RT-Thread 与 Zephyr 提供基本任务列表支持。

使用方式

必要输入包括:带符号的 ELF 文件路径;已运行的 GDB Server(OpenOCD 或 JLinkGDBServer),通过 --port 指定 GDB 端口;可选显式指定 RTOS 类型(--rtos freertos|rt-thread|zephyr)。

执行步骤:

  1. 先阅读 references/usage.md 和 references/rtos-patterns.md,了解常见 RTOS 问题模式。
  2. 确保 GDB Server(OpenOCD 或 JLinkGDBServer)已在运行。
  3. 若不确定 RTOS 类型,先运行 scripts/rtos_debugger.py 的 --detect 模式。
  4. 使用 --tasks 查看任务列表和状态。
  5. 使用 --stack-check 检查各任务栈水位。
  6. 使用 --deadlock 检查死锁特征。
  7. 使用 --queues 查看队列和信号量状态。

适用场景

  • 固件运行了 RTOS,需要查看任务状态。
  • 怀疑任务栈溢出导致 HardFault 或异常行为。
  • 需要检测死锁。
  • 需要查看队列、信号量等内核对象状态。
  • 需要自动识别固件使用的 RTOS 类型。

限制与失败分流

  • 当缺少 GDB 时,返回 environment-missing。
  • 当没有可用的 ELF 时,返回 artifact-missing。
  • 当 GDB 无法连接到 GDB Server 时,返回 connection-failure。
  • 当 ELF 中未检测到 RTOS 符号时,返回 project-config-error。
  • 当 GDB 可以连接但无法读取 RTOS 数据结构时,返回 target-response-abnormal。
  • 当无法确定 RTOS 类型时,返回 ambiguous-context。
  • GDB Server 需要由用户或上游 skill(debug-gdb-openocd 或 debug-jlink)预先启动。
  • RTOS 数据结构读取依赖 ELF 符号信息,Release 优化可能导致部分符号被优化掉。
  • 自带脚本使用 Python 标准库和 subprocess 调用 GDB,跨平台兼容。

输出与交接

输出检测到的 RTOS 类型和版本(如果可获取)、任务列表(含任务名、状态、优先级和栈使用信息)、栈水位告警、死锁检测结果,并在 Project Profile 中更新 rtos 字段。当确认栈溢出时,建议使用 memory-analysis 分析固件内存布局;当需要更深入的单步调试时,交给 debug-gdb-openocd 或 debug-jlink。