【BUG】定位+修复开源盖革计 v1.41a 死机漏洞（1）

t3486784401 · 发表于 2020-10-29 03:10:33

首先感谢坛主的鼎力开源，盖革计终于迎来了 v1.4x 版本。

然而 v1.41 版本有些出师不利，一开始就各种 BUG，最大的在于莫名死机/按键无响应。
今天尝试使用一些歪门手法进行定位+修复。

包含 BUG 的开源盖革计固件版本：v1.41a.

【BUG#1】
描述：Release 版本固件在 Ni-MH 电池供电时，莫名死机/按键无响应。

表现：
刷入 v1.41a-Release 版本 BIN 固件后，使用 Ni-MH 电池供电并拔下 USB，盖革计立即进入死机状态，
我手头总共有两台盖革计，第一台就复现了这个 BUG，索性拿来调试。

分析：
由于我不喜欢开盖拧螺丝，因而所有调试都是 USB-CH340E 串口固件更新，编译一直使用 Release 模式。
坛主在 v1.41a 版本中引入低功耗模式，PA/PB 端口的时钟都关了，神马信息都输出不来，给调试带来麻烦。
最终妥协保留 PA 时钟（BEEP信号用），使用声音信号进行位置打桩。

经过一系列打桩调试，定位锁死在 main.c 第 206 行： main : while(HV_State);

调试变量时使用板载蜂鸣器输出类似摩尔斯码，进而输出调试信息。
由于不是专业火腿，只能使用 Goldwave 把声音录下来再行翻译。
下图为死机时测试 HV_Time 变量，显然该变量数值有下降，证实 Systick 在锁死时走时正常：

再经过全局查找，HV_State 仅在 SysTick_Handler: HV_STOP 位置有关闭，才能解锁。
经过上述摩尔斯码调试，证实 HV_STOP 应该已经执行到了，但主函数还是莫名卡死。

然后偶然间看到了 HV_State 的定义，瞬间瀑布汗：居然没有 volatile (__IO) 修饰。
一个处于临界区的变量（SysTick_Handler vs main），忘记使用 voltaile 简直了。

修复：
在 main.c/.h 两个文件中，修改 HV_State 定义及声明，全都加上 volatile (__IO) 修饰，死机BUG解除：

结论：
v1.41a 莫名死机/按键不响应的 BUG，系 HV_State 遗漏 volatile (__IO) 定义所致。
临界区变量 HV_State 被 main.c 意外缓存优化，最终造成 main.c:while(HV_State) 锁死。
由于常规调试多使用 DEBUG 模式，因而不排除某些时候 HV_State 未被缓存优化，此时 BUG 暂不发作。

【BUG#2】
另一个BUG是系统稳定性的需求：v1.41a 在发布时，默认没有开启看门狗。
主函数第 104 行取消注释即可：

开启看门狗的好处在于：只要有类似上述 BUG1 的锁死，等个半分钟就可以自己 RESET 活过来，
进而可以继续插 USB 更新固件，还是为了不拧螺丝。

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以上，定位并修复了 v1.41a 固件按键死机漏洞。发来供坛主及各位参考。

晚上奶茶喝多了，其他代码实在调不动了，目测还会有隐蔽的 BUG 待发现。

最后祝大家折腾愉快！

weiwei4 · 发表于 2020-10-29 07:06:26

录音查bug，厉害了

xuekcd · 发表于 2020-10-29 07:27:43

摩拜一下高手

MeiYaLaoHu · 发表于 2020-10-29 08:01:28

感谢楼主，等有一个稳定版本再升级。

icherry · 发表于 2020-10-29 08:01:37

真棒，实在是佩服。

68336016 · 发表于 2020-10-29 08:20:09

楼主大神玩出花了

hecat · 发表于 2020-10-29 08:25:24

五体投地。

lnso · 发表于 2020-10-29 08:27:55

大神，iap的Bootloader要如何调试?

hz_fujian · 发表于 2020-10-29 08:37:45

楼主很专业，赞一个！

hecat · 发表于 2020-10-29 08:38:23

volatile的坑很隐蔽，不一定会发作。
与优化等级有关，与函数里变量使用次数及位置有关。

lujan1 · 发表于 2020-10-29 08:50:49

蜂鸣器debug，牛

yxzt · 发表于 2020-10-29 09:08:46

楼主应该进CIA兼职数据分析员，太厉害了

morewhite · 发表于 2020-10-29 09:12:24

厉害了 . . .

Appcat · 发表于 2020-10-29 09:14:30

这个位置昨晚我也定位到了，我是使用PA7翻转做为输出调试跟踪信号的，拿示波器数波形才定位到这个位置。昨天我的一块板子上的MCU是由问题的，会在ADC校准时死锁，结果就干扰了bug查找过程，以为已经搞定了。还发了个patch。晚上回来换块板子一试，又复现了。
这个volatile (__IO) 确实忘记加了，手残啊

。但是我在没有加volatile (__IO) 的情况下，把while (HV_State);改成了while (HV_State) __NOP(); ，bug也消失了。这个bug在接着SWD单步调试的时候不会出现, 只有全速跑的时候才会出来，无论是Debug和Release都存在这个情况。所以要定位他变得异常艰难。
不过你想到用GodenWave录音来找bug真是绝了。

一会儿打包上传新的固件。

不舍的六年 · 发表于 2020-10-29 09:23:53

真的涨见识了，牛

zhq0571 · 发表于 2020-10-29 09:47:06

录音查bug，厉害了

WGJ5767351 · 发表于 2020-10-29 09:50:23

牛人，厉害

lxvtag · 发表于 2020-10-29 09:59:55

会玩，会玩

t3486784401 · 发表于 2020-10-29 11:22:17

lnso 发表于 2020-10-29 08:27
大神，iap的Bootloader要如何调试?

Bootloader 调试起来略麻烦，不过也逃不过用某些办法输出信息（例如 PA7:4 引脚）。

软件断点：
C 级别（用于有代码情况）：while(1)
机器码级别（用于IDA直接改机器码情况）：FE E7

然后怎么输出数据就看想象了，例如摩尔斯码

t3486784401 · 发表于 2020-10-29 11:23:12

感谢大家捧场，有幸能和坛主调到一样的故障位置: )

plc_avr · 发表于 2020-10-29 11:26:04

牛X，这样都能玩，并且玩到点上了。

t3486784401 · 发表于 2020-10-29 11:29:46

hecat 发表于 2020-10-29 08:38
volatile的坑很隐蔽，不一定会发作。
与优化等级有关，与函数里变量使用次数及位置有关。 ...

其实现有的固件还有个大坑：临界区原子操作。

目前看临界区涉及 uint32_t 和 uint8_t 类型，前者和 CPU 位宽一致还好些。

t3486784401 · 发表于 2020-10-29 11:36:23

Appcat 发表于 2020-10-29 09:14
这个位置昨晚我也定位到了，我是使用PA7翻转做为输出调试跟踪信号的，拿示波器数波形才定位到这个位置。昨 ...

坛主辛苦！

这样就放心了，至少帖子一起佐证了故障的位置。我是在死循环中周期发摩尔斯码的：

while( HV_State )
{
// BEEP发摩尔斯码
// 帧延时 2s
}

然后这个结构下触发了 HV_State 的缓存优化，BUG发作。如果和“NOP 时不发作”结合起来看的话，漏加 volatile 的 BUG 还真是看心情。

再写下去的话，可能需要注意临界区的原子操作问题。

ddplys · 发表于 2020-10-29 11:53:19

厉害，从来没想过这种方法

fengyunyu · 发表于 2020-10-29 12:22:07

膜拜下大神

Appcat · 发表于 2020-10-29 13:48:23

t3486784401 发表于 2020-10-29 11:36
坛主辛苦！

这样就放心了，至少帖子一起佐证了故障的位置。我是在死循环中周期发摩尔斯码的：

阿莫才是坛主，我就是个版主

这个uint8_t确实是个问题，也是我自己的8位机后遗症。当年拿AVR来做DTU，是掰着手指头算堆空间和栈空间的，很多标志直接用位来表示，真是一个字节掰成8瓣用。

指令的架构还要修改，这个问题就带着一起修改吧。

armok. · 发表于 2020-10-29 13:53:57

精华，打赏！

cne53102 · 发表于 2020-10-29 14:11:00

本帖最后由 cne53102 于 2020-10-29 14:15 编辑

蜂鸣器做输出绝了
我曾用软串口加到LED上做输出（对这个机器来说就是背光）
但还是需要个接收的玩意
楼主这个直接电脑录音就行了，更省事

dz20062008 · 发表于 2020-10-29 22:30:06

调试过程非常精彩，全栈大佬！

cc2666 · 发表于 2020-10-29 23:34:25

GoldWave我也在用，不过都是剪辑音频用的，这个应用太666了

mcuz195 · 发表于 2020-10-31 08:13:03

楼主牛X，这样的调试方法真的是开眼界了，估计还有更多大家没见过的技能待解锁

powermeter · 发表于 2020-10-31 08:57:35

楼主全才啊。摩斯码也会

t3486784401 · 发表于 2020-10-31 13:30:07

powermeter 发表于 2020-10-31 08:57
楼主全才啊。摩斯码也会

感谢捧场，作为一名电工，ASK/OOK 还是得知道点的。

26字符的莫尔斯码表还是背不下来，只记得几个常用的，例如： .... . .-.. .-.. ---

t3486784401 · 发表于 2020-11-1 17:17:54

armok. 发表于 2020-10-29 13:53
精华，打赏！

感谢站长！

t3486784401 · 发表于 2020-11-1 17:18:41

mcuz195 发表于 2020-10-31 08:13
楼主牛X，这样的调试方法真的是开眼界了，估计还有更多大家没见过的技能待解锁 ...

有些技能我自己也没见过，深藏于酒瓶

t3486784401 · 发表于 2020-11-1 17:19:52

cne53102 发表于 2020-10-29 14:11
蜂鸣器做输出绝了
我曾用软串口加到LED上做输出（对这个机器来说就是背光）
但还是需要个接收的玩意

家里的领导已经指出问题所在了：一晚上搁这里滴滴滴滴要闹哪样

t3486784401 · 发表于 2020-11-1 17:23:55

Appcat 发表于 2020-10-29 13:48
阿莫才是坛主，我就是个版主
这个uint8_t确实是个问题，也是我自己的8位机后遗症。当年拿AVR来做 ...

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