Para pengembang embedded telah lama berjuang dengan biaya tinggi alat debugging profesional, khususnya probe J-Link dari SEGGER dan fitur Real Time Transfer (RTT) mereka. Meskipun RTT menawarkan komunikasi dua arah yang sangat baik melalui jalur debug, persyaratan perangkat keras yang mahal dan lisensi yang ketat telah mendorong pengembang untuk mencari alternatif.
Diskusi semakin intensif seputar semihosting sebagai pengganti yang layak. Teknik debugging standar ARM ini memungkinkan mikrokontroler berkomunikasi dengan komputer host melalui koneksi debug yang sudah ada, menghilangkan kebutuhan akan pin GPIO tambahan atau periferal UART.
Perbandingan Semihosting vs RTT
| Fitur | Semihosting | J-Link RTT |
|---|---|---|
| Biaya Hardware | Menggunakan debug probe yang sudah ada | Membutuhkan probe J-Link ($$$) |
| Performa | Blocking, 10-100ms per panggilan | Non-blocking, bandwidth tinggi |
| Penggunaan Memori | Minimal | Jejak yang cukup terlihat |
| Kebutuhan GPIO | Tidak ada (menggunakan jalur SWD) | Tidak ada (menggunakan jalur SWD) |
| Kompatibilitas | Sebagian besar debug probe ARM | Hanya probe J-Link |
| Lisensi | Standar terbuka | Proprietary |
Trade-off Performa Memicu Perdebatan
Umpan balik komunitas mengungkapkan pengalaman yang beragam dengan performa semihosting. Beberapa pengembang menyoroti keterbatasan kecepatan yang signifikan, mencatat bahwa panggilan semihosting dapat menghentikan prosesor selama puluhan hingga ratusan milidetik sementara probe debug menangani permintaan. Hal ini membuatnya tidak cocok untuk aplikasi yang kritis terhadap waktu di mana sifat non-blocking RTT memberikan keunggulan yang jelas.
Namun, yang lain berargumen bahwa untuk skenario debugging yang umum, penalti performa ini dapat diterima dan sebanding dengan operasi UART yang blocking. Manfaat utamanya terletak pada membebaskan pin GPIO yang berharga dan menghilangkan persyaratan perangkat keras eksternal.
Solusi Kreatif Bermunculan
Solusi inovatif sedang dibagikan untuk mengatasi keterbatasan semihosting. Salah satu teknik melibatkan perutean panggilan semihosting melalui fungsi berbasis RAM yang dapat dimodifikasi secara dinamis ketika debugger terhubung. Pendekatan ini mengurangi overhead ketika debugging tidak aktif sambil mempertahankan kompatibilitas.
Rutekan semua panggilan semihosting melalui fungsi ini di RAM: BX LR, BX LR. Kemudian ketika Anda menghubungkan debugger, timpa dengan BKPT 0xAB untuk mengaktifkan semihosting.
Panggilan Sistem Semihosting Utama
SYS_WRITE- Mengeluarkan data ke konsol hostSYS_READC- Membaca satu karakter dari hostSYS_OPEN- Menginisialisasi deskriptor file (direkomendasikan)- Implementasi memerlukan instruksi assembly
bkpt 0xAB - Mendukung operasi file, waktu UTC, dan akses sistem file host
Alternatif RTT Mendapat Momentum
Komunitas juga mengeksplorasi solusi yang kompatibel dengan RTT yang bekerja di luar perangkat keras J-Link. Proyek seperti defmt-rtt untuk Rust menunjukkan bahwa logging bergaya RTT dapat berfungsi dengan probe debug yang lebih murah seperti ST-Link. Implementasi ini menggunakan teknik cerdas untuk meminimalkan overhead memori dengan menyimpan teks verbose dalam file ELF sambil streaming hanya data penting.
Tantangan Implementasi Masih Ada
Meskipun menjanjikan, semihosting memerlukan implementasi yang hati-hati. Pengembang harus menangani pengecualian ketika debugger tidak terhubung dan memastikan inisialisasi file descriptor yang tepat. Beberapa lingkungan pengembangan, termasuk ekstensi VSCode tertentu, tidak sepenuhnya mendukung semihosting, meskipun ini dapat diatasi dengan flag kompilasi.
Teknik ini bekerja di sebagian besar prosesor ARM Cortex dan kombinasi probe debug, membuatnya jauh lebih mudah diakses daripada alternatif proprietary. Untuk proyek yang sadar anggaran dan tujuan pendidikan, semihosting menawarkan jalur praktis ke kemampuan debugging tingkat profesional tanpa biaya terkait.
Referensi: J-Link RTT for the Masses