1.8. 调试与工具

1.8.1. 串口监视器

# IDF Monitor（支持颜色、时间戳、自动解码）
idf.py monitor
idf.py monitor -p COM3 -b 115200

# 快捷键
# Ctrl+]   退出
# Ctrl+T   → H   帮助
# Ctrl+T   → R  重启
# Ctrl+T   → Z  暂停输出
# Ctrl+T   → Y  启用/禁用时间戳
# Ctrl+T   → F  Build & Flash & Monitor

# 添加时间戳和颜色（默认已启用）
idf.py monitor --timestamp

1.8.2. 内存泄漏检测

// 启用 Heap Tracing
// menuconfig → Component config → Heap memory debugging

#include "esp_heap_trace.h"

#define NUM_RECORDS 100
static heap_trace_record_t trace_records[NUM_RECORDS];

void start_heap_tracing(void)
{
    heap_trace_init_standalone(trace_records, NUM_RECORDS);
    heap_trace_start(HEAP_TRACE_LEAKS);
}

void dump_allocations(void)
{
    heap_trace_dump();
    // 输出显示未释放的内存分配记录
}

1.8.3. 性能分析

// 测量函数执行时间
#include "esp_timer.h"

void measure_performance(void)
{
    int64_t start = esp_timer_get_time();

    // 要测量的代码
    do_something();

    int64_t elapsed = esp_timer_get_time() - start;
    ESP_LOGI(TAG, "耗时: %lld us", elapsed);
}

// 查看 CPU 利用率
// menuconfig → FreeRTOS → Enable FreeRTOS trace stats

void show_task_stats(void)
{
    TaskStatus_t *task_array;
    UBaseType_t task_count = uxTaskGetNumberOfTasks();
    uint32_t total_run_time;

    task_array = malloc(sizeof(TaskStatus_t) * task_count);
    uxTaskGetSystemState(task_array, task_count, &total_run_time);

    for (int i = 0; i < task_count; i++) {
        printf("%s: CPU %d%%, 栈空闲 %d\n",
               task_array[i].pcTaskName,
               task_array[i].ulRunTimeCounter * 100 / total_run_time,
               task_array[i].usStackHighWaterMark);
    }
    free(task_array);
}

1.8.4. Flash 与 OTA 更新

# 查看 Flash 信息
esptool.py --port COM3 flash_id

# 备份固件
esptool.py --port COM3 read_flash 0x0 0x400000 backup.bin

#include "esp_ota_ops.h"

void ota_update(const char *url)
{
    esp_http_client_config_t config = {
        .url = url,
        .timeout_ms = 30000,
    };
    esp_https_ota_config_t ota_config = {
        .http_config = &config,
    };

    esp_err_t ret = esp_https_ota(&ota_config);
    if (ret == ESP_OK) {
        esp_restart();  // OTA 成功后重启
    } else {
        ESP_LOGE(TAG, "OTA 失败: %s", esp_err_to_name(ret));
    }
}

1.8.5. 常用调试命令

命令	功能
`idf.py build flash monitor`	一键编译烧录监视
`idf.py size`	查看固件大小
`idf.py size-components`	查看各组件大小
`idf.py app`	仅编译应用
`idf.py bootloader`	仅编译 bootloader
`idf.py partition-table`	生成分区表
`idf.py erase_flash`	擦除整个 Flash
`idf.py reconfigure`	重新配置（编译前需配置时使用）

1.8.6. 常用芯片调试工具

工具	用途	安装方式
esptool	烧录/擦除/读取 Flash	`pip install esptool`
idf-monitor	串口监视器（IDF 内置）	随 IDF 安装
OpenOCD	JTAG 调试	`idf.py openocd`
Wireshark	WiFi 抓包分析	官网下载
esp_log	日志系统	内置

1.8.7. 常见问题

现象	原因	解决
烧录后没有输出	串口波特率不对	确认 monitor 波特率 = 固件设置 (通常 115200)
反复重启	看门狗复位 / 电源不稳	检查电源 3.3V 输出 / 增加看门狗超时
WiFi 连接失败	信道不匹配 / 密码错误	检查 WiFi 配置，增加日志级别
内存不足	堆碎片 / 内存泄漏	使用 heap tracing 排查
BLE 广播不可见	天线匹配 / 功率设置	检查天线，增加 TX 功率