CN109933480B - 一种cos嵌入式开发盲调方法、系统、设备及存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种COS嵌入式开发盲调方法、系统、设备及存储介质，所述方法包括：在OS中分配一块NVM可读写区域；通过中断服务函数读取异常数据并写入NVM可读写区域，所述异常数据为芯片发生硬件异常时产生的数据；或者当代码执行到其自定义的错误收集函数时，所述错误收集函数将执行现场的寄存器数据写入NVM可读写区域；通过APDU指令将NVM可读写区域的异常数据发送出来；对APDU指令发送出来的数据进行分析，获取异常信息。本发明的方法能够利于定位问题，一旦发生非正常的运行状态，可以帮助技术人员快速发现问题，并且找到问题发生的原因及发生的位置，进而可以快速有效地解决问题。

Description

一种COS嵌入式开发盲调方法、系统、设备及存储介质

技术领域

本发明涉及COS(card operating system)嵌入式开发，可以基于ARM平台、51平台等各种嵌入式平台进行开发，具体涉及一种COS嵌入式开发盲调方法系统、设备及存储介质。

背景技术

在进行COS开发的时候，一般是使用软件仿真环境，或者硬件仿真环境进行开发。一旦开发完成，需要将OS提交给芯片制造商，芯片制造商会将OS掩膜到ROM中。样片中，OS已经在ROM中了。ROM是不可改变的。一旦OS底层代码运行出了问题，仿真环境无法使用，需要通过打补丁的方式修正问题。或者根据实验总结规律，查找程序代码中的错误，修改认为有可能引起问题的代码段，然后再验证。

现有技术的缺点：

对于COS的开发，一般使用软件仿真或者硬件仿真环境进行开发。但一旦开发完成，OS下载到卡片中，这个时候仿真环境就无法使用了。

由于COS开发遵守一套GP与JavaCard规范，使用的是ISO14443协议与ISO7816协议。所以有时候可以通过APDU指令的方式发现问题，比如SW返回的不对。但是当OS底层，或者说HAL层(硬件抽象层)出了问题的时候，就无法使用这个方法在卡片上面调试了。因此，OS底层代码运行出现问题后，不易找到问题的根源所在。

发明内容

本发明的目的克服上述技术缺陷，提出了一种COS嵌入式开发盲调方法，当仿真环境无法使用的时候，使用这个调试方法进行调试，由于调试不处于仿真环境下，该调试方法又称为盲调方法。因为OS底层遵循的规则是芯片的规则，与上层规范无关；此时可以使用本发明的方法定位问题。

为了实现上述目的，本发明提出了一种COS嵌入式开发盲调方法，所述方法包括：

在OS中分配一块NVM可读写区域；

通过中断服务函数读取异常数据并写入NVM可读写区域，所述异常数据为芯片发生硬件异常时产生的数据；

通过APDU指令将NVM可读写区域的异常数据发送出来；

对APDU指令发送出来的数据进行分析，获取异常信息。

作为上述方法的一种改进，对于ARM平台，所述异常数据为32字节数据：R0，R1，R2，R3，R12，R14，R15，xPSR；所述芯片发生硬件异常通过R14来判断，如果R14的值为0xFFFFFFF9，表示是通过异常进来的数据。

作为上述方法的一种改进，所述对APDU指令发送出来的数据进行分析，具体为：R14与R15的内容能够定位错误发生的位置；R14的内容指明上一层调用函数的对象；R15的内容表示发生异常的时候PC的位置；R0，R1，R2，R3和R12表示数据或者指针，能够依据当前代码发生的位置来判断其中数据的内容。

一种COS嵌入式开发盲调系统，所述系统包括：

可读写区域创建模块，用于在OS中分配一块NVM可读写区域；

异常数据获取模块，用于通过中断服务函数读取异常数据并写入NVM可读写区域，所述异常数据为芯片发生硬件异常时产生的数据；

异常数据读取模块，用于通过APDU指令将NVM可读写区域的异常数据发送出来；和

异常数据分析模块，用于对APDU指令发送出来的数据进行分析，获取异常信息。

一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述的方法。

一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序当被处理器执行时使所述处理器执行上述的方法。

一种COS嵌入式开发盲调方法，所述方法包括：

在OS中分配一块NVM可读写区域；

当代码执行到其自定义的错误收集函数时，所述错误收集函数将执行现场的寄存器数据写入NVM可读写区域；

通过APDU指令将NVM可读写区域的数据发送出来；

对APDU指令发送出来的数据进行分析，获取执行现场信息。

作为上述方法的一种改进，在所述错误收集函数之前，在底层代码中的指定位置中加入用于判断执行现场当前情况的判断函数，所述判断函数用于检查执行现场当前的运行状态或数值，如果出现了预设的问题或返回预设的数值，则进入到错误收集函数中。

作为上述方法的一种改进，所述预设的问题包括但不限于：RAM溢出、禁止读取非用户区和硬件传感器的数值异常。

作为上述方法的一种改进，所述寄存器从SP或SP-X的位置开始，读取X长度的数据写入到NVM可读写区域；如果堆栈是往下增长的，那么从SP的位置开始读取数据，如果堆栈是往上增长的，那么从SP-X的位置开始读取数据。

作为上述方法的一种改进，所述对APDU指令发送出来的数据进行分析，具体为：

根据不同平台相应的特征分析相应的寄存器以定位问题的代码位置；

结合问题的代码位置处的代码和读取到的寄存器值以及从堆栈中读取的数据，进行现场分析。

作为上述方法的一种改进，所述根据不同平台相应的特征分析相应的寄存器以定位问题的代码位置，包括：

对于ARM平台，分析读取的寄存器LR的数据以定位问题的代码位置；

对于51平台，分析读取的寄存器SP-3的数据以定位问题的代码位置。

一种COS嵌入式开发盲调系统，所述系统包括：

可读写区域创建模块，用于在OS中分配一块NVM可读写区域；

异常数据获取模块，用于当代码执行到其自定义的错误收集函数时，所述错误收集函数将执行现场的寄存器数据写入NVM可读写区域；

异常数据读取模块，用于通过APDU指令将NVM可读写区域的数据发送出来；和

异常数据分析模块，用于对APDU指令发送出来的数据进行分析，获取执行现场信息。

作为上述系统的一种改进，所述系统还包括：判断模块，用于检查执行现场当前的运行状态或数值，如果出现了预设的问题或返回预设的数值，则进入到错误收集函数中；所述预设的问题包括但不限于：RAM溢出、禁止读取非用户区和硬件传感器的数值异常。

一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述的方法。

一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序当被处理器执行时使所述处理器执行上述的方法。

本发明的优势在于：

1、本发明的方法克服了现有的仿真环境，模拟不了真卡，无法使用现有技术；在无法使用仿真环境的条件下快速对底层故障进行定位；

2、采用现有技术中的方法无法识别问题发生的原因及位置，或者需要在几万或几十万行甚至更多的代码中查找错误，效率及准确率均很低；有时当异常状态发生后，系统甚至无法提示已产生问题；本发明的方法通过引入判断函数及错误收集函数，能够利于定位问题，一旦发生非正常的运行状态，可以帮助技术人员快速发现问题，并且找到问题发生的原因及发生的位置，进而可以快速有效地解决问题。

附图说明

图1为本发明的实施例1提出了COS嵌入式开发盲调方法的流程图；

图2为本发明的实施例3提出了COS嵌入式开发盲调方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细的说明。

实施例1

如图1所示，本发明的实施例1提出了一种COS嵌入式开发盲调方法，对于正常发生Exception，该方法包括：

步骤101)在OS(操作系统)中申请一块NVM可读写区域，命名为Buffer001，Buffer001的数据可以通过APDU(应用协议数据单元)指令发送出来。

步骤102)在芯片异常的中断服务函数中，读取刚刚PUSH进来的32字节数据。

对于ARM平台而言：这32字节分别是R0，R1，R2，R3，R12，R14(LR)，R15(PC)，xPSR。将这32字节的数据写入Buffer001。

这个地方一定要注意，一定是发生Exception的时候，才可以读取这32字节，是否发生了Exception可以通过R14来判断，如果R14的值为0xFFFFFFF9则表示是通过Exception进来的。

对于51平台而言：push进来的第一个指针是指上层函数调用的位置。其余数据需要具体情况具体分析。

其余平台：需要根据平台的架构来分析具体PUSH进来的数据是什么。

步骤103)将Buffer001的数据通过APDU指令发送出来。

步骤104)通过读取的32字节数据进行分析。其中R14与R15可以定位错误发生的位置。R15表示发生Exception的时候PC的位置。R14表示上一层调用函数是谁。R0，R1，R2，R3，R12表示数据或者指针，可以依据当前代码发生的位置来判断里面的数据的内容。

实施例2

本发明的实施例2提供了一种COS嵌入式开发盲调系统，所述系统包括：

可读写区域创建模块，用于在OS中分配一块NVM可读写区域；

异常数据获取模块，用于通过中断服务函数读取异常数据并写入NVM可读写区域，所述异常数据为芯片发生硬件异常时产生的数据；

异常数据读取模块，用于通过APDU指令将NVM可读写区域的异常数据发送出来；和

异常数据分析模块，用于对APDU指令发送出来的数据进行分析，获取异常信息。

实施例3

对于没有发生Exception的情况：

对于没有发生硬件级别的Exception，在软件层面出了逻辑错误以后，也需要定位问题发生的位置。由于软件发生逻辑错误后，不发生exception，从而无法采用上述方法定位故障发生的位置。

本发明通过设计错误收集函数，用来辅助定位这类错误。比如，这个函数的名字是ErrorCollection()。

那么在什么时候需要用这个函数呢，这就需要软件在设计的时候，提前分析并列举可能出现错误的点以及错误的具体内容。通过主动设置故障判断函数，在非预期的地方，就捕捉这些异常行为。举个例子来说：

这个ErrorCollection函数使用汇编语言实现，入口函数的位置不要操作任何寄存器及RAM变量。

如图2所示，本发明的实施例3提出了一种COS嵌入式开发盲调方法，对于没有发生异常(Exception)，该方法包括：

步骤201)在OS中分配一块NVM可读写区域，命名为Buffer001，Buffer001的数据可以通过APDU指令发送出来。

步骤202)当代码执行到其自定义的错误收集函数时，所述错误收集函数将执行现场的寄存器数据写入Buffer001；

首先在写底层代码的时候，需要做好预判，预判在哪些位置容易出现何种问题。在可能出现问题的点加入用于判断当前情况的判断函数，该函数通过代码实现以下功能：检查当前的运行状态或数值，如果出现了预设的问题或返回预设的数值，则进入到错误收集函数(ErrorCollection)中。

可能出现的问题包括但不限于以下几点：比如经常发生的RAM溢出问题，需要在读写函数中做好判断，如果发生溢出就进入到ErrorCollection函数中。还有禁止读取非用户区，就像C语言中经常提到的野指针的情况，在底层也需要做好防范措施，还有硬件上的一些传感器，如果数值异常，也需要进入到ErrorCollection函数中。

ErrorCollection()函数的功能如下：读取全部寄存器数据到Buffer001中，注意不要破坏任何寄存器的数据。然后从SP(Stack point)或SP-X的位置开始，读取X长度的数据。

这个X需要设置为多少，需要依据代码与平台来定。比如在ARM平台，在ErrorCollection中PUSH了R0到R3共4个寄存器到stack中，再加上PUSH进来的LR，总共5个寄存器，那么X的值就应该是0x14字节。

读取初始位置的选择与平台有关，如果Stack是往下增长的，那么就需要从SP的位置开始读取数据，如果Stack是往上增长的，那么就需要从SP-X的位置开始读取数据。

步骤203)将Buffer001的数据通过APDU指令发送出来。

步骤204)对读取到的数据进行分析。

数据分析方法因平台而异

对于ARM平台而言，我们需要分析读取的寄存器LR(寄存器R14)，这个LR就可以定位问题的代码位置。

对于51平台，可以使用SP-3的位置读取到的数据来定位问题的代码。当定位到问题的代码后，结合读取到的寄存器值，还有从Stack中读取的数据，分析现场。

例如上面的例子functionCheckTemperature()，如果在这个函数中进入了ErrorCollection，那么对于ARM平台，int a，这个a变量就可能存放于寄存器R0中。从Buffer001中读取的R0就可以判断当前是什么问题，比如R0的值是90，就知道当前温度是90摄氏度，已经超过环境所允许的温度了。所以芯片主动停止了。对于51平台而言，这个变量可能存储于Stack中，也可能存储于通用RAM中，这个时候，就需要结合具体的平台，对ErrorCollection函数的实现做一些变化以适应当前平台。

实施例4

本发明的实施例4提供了一种COS嵌入式开发盲调系统，所述系统包括：

可读写区域创建模块，用于在OS中分配一块NVM可读写区域；

判断模块，用于检查执行现场当前的运行状态或数值，如果出现了预设的问题或返回预设的数值，则进入到错误收集函数中；

所述预设的问题包括但不限于：RAM溢出、禁止读取非用户区和硬件传感器的数值异常。

异常数据获取模块，用于当代码执行到其自定义的错误收集函数时，所述错误收集函数将执行现场的寄存器数据写入NVM可读写区域；

异常数据读取模块，用于通过APDU指令将NVM可读写区域的数据发送出来；和

异常数据分析模块，用于对APDU指令发送出来的数据进行分析，获取执行现场信息。

最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (6)

1.一种COS嵌入式开发盲调方法，所述方法包括：

在OS中分配一块NVM可读写区域；

当芯片发生硬件异常时，通过中断服务函数读取异常数据并写入NVM可读写区域，所述异常数据为芯片发生硬件异常时产生的数据；

当代码执行到其自定义的错误收集函数时，所述错误收集函数将执行现场的寄存器数据写入NVM可读写区域；

通过APDU指令将NVM可读写区域的异常数据和/或寄存器数据发送出来；

对APDU指令发送出来的数据进行分析，获取异常信息和/或执行现场信息；

对于ARM平台，所述异常数据为32字节数据：R0，R1，R2，R3，R12，R14，R15，xPSR；所述芯片发生硬件异常通过R14来判断，如果R14的值为0xFFFFFFF9，表示是通过异常进来的数据；

所述对APDU指令发送出来的数据进行分析，具体为：对于异常数据，R14与R15的内容能够定位错误发生的位置；R14的内容指明上一层调用函数的对象；R15的内容表示发生异常的时候PC的位置；R0，R1，R2，R3和R12表示数据或者指针，能够依据当前代码发生的位置来判断其中数据的内容；

对于寄存器数据，根据不同平台相应的特征分析相应的寄存器以定位问题的代码位置；结合问题的代码位置处的代码和读取到的寄存器值以及从堆栈中读取的数据，进行现场分析；

在所述错误收集函数之前，在底层代码中的指定位置中加入用于判断执行现场当前情况的判断函数，所述判断函数用于检查执行现场当前的运行状态或数值，如果出现了预设的问题或返回预设的数值，则进入到错误收集函数中；

所述预设的问题包括但不限于：RAM溢出、禁止读取非用户区和硬件传感器的数值异常。

2.根据权利要求1所述的COS嵌入式开发盲调方法，其特征在于，所述寄存器从SP或SP-X的位置开始，读取X长度的数据写入到NVM可读写区域；如果堆栈是往下增长的，那么从SP的位置开始读取数据，如果堆栈是往上增长的，那么从SP-X的位置开始读取数据。

3.根据权利要求1所述的COS嵌入式开发盲调方法，其特征在于，所述根据不同平台相应的特征分析相应的寄存器以定位问题的代码位置，包括：

对于ARM平台，分析读取的寄存器LR的数据以定位问题的代码位置；

对于51平台，分析读取的寄存器SP-3的数据以定位问题的代码位置。

4.一种COS嵌入式开发盲调系统，其特征在于，所述系统包括：

可读写区域创建模块，用于在OS中分配一块NVM可读写区域；

异常数据获取模块，用于当芯片发生硬件异常时，通过中断服务函数读取异常数据并写入NVM可读写区域，所述异常数据为芯片发生硬件异常时产生的数据；还用于当代码执行到其自定义的错误收集函数时，所述错误收集函数将执行现场的寄存器数据写入NVM可读写区域；

异常数据读取模块，用于通过APDU指令将NVM可读写区域的数据发送出来；和

异常数据分析模块，用于对APDU指令发送出来的数据进行分析，获取异常信息和/或执行现场信息；

对于ARM平台，所述异常数据为32字节数据：R0，R1，R2，R3，R12，R14，R15，xPSR；所述芯片发生硬件异常通过R14来判断，如果R14的值为0xFFFFFFF9，表示是通过异常进来的数据；

所述异常数据分析模块的处理过程具体包括：对于异常数据，R14与R15的内容能够定位错误发生的位置；R14的内容指明上一层调用函数的对象；R15的内容表示发生异常的时候PC的位置；R0，R1，R2，R3和R12表示数据或者指针，能够依据当前代码发生的位置来判断其中数据的内容；

对于寄存器数据，根据不同平台相应的特征分析相应的寄存器以定位问题的代码位置；结合问题的代码位置处的代码和读取到的寄存器值以及从堆栈中读取的数据，进行现场分析；

所述系统还包括：判断模块，用于检查执行现场当前的运行状态或数值，如果出现了预设的问题或返回预设的数值，则进入到错误收集函数中；所述预设的问题包括但不限于：RAM溢出、禁止读取非用户区和硬件传感器的数值异常。

5.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至3中任一项所述的方法。

6.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序当被处理器执行时使所述处理器执行权利要求1至3任一项所述的方法。

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