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TRACE · トレース／ランタイム解析

Percepio 主力 No.5

Tracealyzer for FreeRTOS

型番 / ID: TZ-FREERTOS

FreeRTOS公式トレース統合ESP32/ESP-IDF

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概要

Tracealyzer for FreeRTOS は、FreeRTOS のランタイム挙動を可視化するトレース解析ツールです。タスク（スレッド）スケジューリング・割込み・API呼出・ユーザイベントを詳細なタイムラインで表示し、コードが意図通り実行されているかを検証できます。CPU負荷・実行時間・スタック／ヒープなど30以上の相互リンクビューで、ソースコードからは見えない問題を解明します。

FreeRTOS は、MITライセンスで提供される世界で最も広く使われている組込みRTOSです。2017年以降は AWS が開発を主導し、40以上のCPUアーキテクチャに対応。AWS IoT 連携ライブラリ（coreMQTT / OTA 等）を含む豊富なエコシステムにより、IoTデバイスから産業機器まで採用が拡大しています。

【FreeRTOS との連携で特に重要な点】2012年から「FreeRTOS+Trace」としてFreeRTOS公式のトレースツールに位置づけられてきた、最も実績のある統合です。FreeRTOSカーネル標準のトレースフックマクロを利用。カーネルの改変なしに TraceRecorder を追加し再ビルドするだけで計測できます。タスク・キュー・セマフォ・ミューテックス・イベントグループ・ソフトウェアタイマ・ストリーム/メッセージバッファの状態遷移とブロッキングを可視化。

ターゲットには Percepio TraceRecorder（GitHub・Apache 2.0）を数分で統合。スナップショット（RAMバッファ）と、J-Link RTT・TCP/IP 等によるストリーミングの両方に対応します。STM32CubeIDE・IAR・Keil・ESP-IDF など主要ツールチェーンと併用できます。 Tracealyzer は1つのパッケージです。どの対応OS向けにご購入いただいても製品本体は共通で、30以上の解析ビューをすべて利用でき、後からOSを変更・追加しても同じライセンスで継続利用できます。

主要仕様

Tracealyzer for FreeRTOS
対象RTOS	FreeRTOS
可視化	25+ ビュー（トレース／CPU負荷／スタック／通信フロー）
計測	TraceRecorder（Apache 2.0）
取得	スナップショット／ストリーミング
ホスト	Windows / Linux（x86-64）

FEATURE OVERVIEW

主要機能

Tracealyzer for FreeRTOS の主要な可視化機能を、実際の解析画面とともにご紹介します。各機能がどんな不具合の発見に役立つかまでを明記しています。これらのビューは全ての対応OSで共通です。

TRACE VIEW

タスク実行トレース

タスク／スレッド・割込み・カーネルAPI呼出・ユーザイベントを時系列のタイムラインで可視化。スケジューリングが意図通りかを一目で確認でき、優先度逆転・想定外のプリエンプション・タスクの取りこぼしを発見できます。

CPU LOAD

CPU負荷グラフ

タスク／割込みごとのCPU使用率と総負荷を時系列で表示。負荷の高いホットスポットを特定して最適化の的を絞れるほか、負荷スパイクから処理の詰まり・ビジーループ・割込み過多を突き止められます。

KERNEL

カーネル・アウェアネス

セマフォ・ミューテックス・メッセージキュー・イベントフラグなどRTOSオブジェクトの状態遷移（Running/Ready/Blocked/Waiting）を可視化。どのタスクがどの資源で待たされているかが分かり、デッドロック・長時間ブロック・優先度逆転の原因特定に直結します。

MEMORY

ヒープ／スタック解析

動的メモリ確保（malloc/free）とタスク別スタック使用量の推移を表示。右肩上がりのヒープ推移からメモリリークを、スタックの余裕不足からスタックオーバーフローの予兆を早期に発見でき、断片化の傾向も掴めます。

COMMUNICATION

通信フロー／シーケンス

スレッド間のIPC・同期イベントの相互作用をシーケンス図で集約表示。どのタスクが特定のキューやセマフォを介してやり取りしているかを俯瞰でき、想定外の依存関係・過剰なメッセージ往復・同期の取りこぼしを可視化します。

STATISTICS

トレース統計・タイミング

実行時間・応答時間・周期などのタイミング指標を統計化し、性能グラフとともに表示。最大・最小の外れ値をクリックすると該当ジョブへドリルダウンでき、ワーストケースのレイテンシやジッタ、周期の乱れといった問題箇所へ即座に到達できます。

ARCHITECTURE

システム構成

アプリケーション・カーネル・ドライバ・ハードウェアの階層構造を俯瞰。システム全体の見通しを得られ、各層の関係を把握することで、問題がどの層で起きているかの切り分けを助けます。

STREAMING

ユーザイベント／ライブ

ユーザイベントで記録した任意データを時系列で表示し、J-Link RTT・ITM・TCP/IP・UDP等で長時間トレースをリアルタイム表示（printfの数百倍高速）。スナップショット方式にも対応し、再現性の低い間欠不具合を長時間ストリーミングで捕捉できます。

技術仕様

可視化・解析

Tracealyzer for FreeRTOS
トレースビュー	タスク・割込み・FreeRTOS API・ユーザイベントのタイムライン
CPU負荷	タスク/ISR別・総CPU使用率（ホットスポット特定）
タイミング	実行時間・応答時間・周期の統計（ジョブ単位）
メモリ	スタック余裕プロット・ヒープ割当時系列

WHY TRACEALYZER FOR FREERTOS

FreeRTOS と Tracealyzer — 採用ポイント

FreeRTOS 連携の特別事項

Tracealyzer for FreeRTOS
歴史ある公式統合	2012年から「FreeRTOS+Trace」としてFreeRTOS公式のトレースツールに位置づけられてきた、最も実績のある統合です
カーネル改変不要	FreeRTOSカーネル標準のトレースフックマクロを利用。カーネルの改変なしに TraceRecorder を追加し再ビルドするだけで計測できます
可視化オブジェクト	タスク・キュー・セマフォ・ミューテックス・イベントグループ・ソフトウェアタイマ・ストリーム/メッセージバッファの状態遷移とブロッキングを可視化
ESP32 / ESP-IDF	Espressif ESP32（ESP-IDF）向けの統合ガイドを用意。デュアルコア（SMP）FreeRTOSのトレースにも対応
派生対応	Amazon FreeRTOS（a:FreeRTOS）にも対応。SMP版FreeRTOSのマルチコア統合トレースが可能

こんな課題に

優先度逆転・デッドロック・スタック不足など、FreeRTOS開発で頻出するトラブルの原因をタイムライン上で特定できる
configASSERT やタスクの目視デバッグでは掴めない、タイミング起因の間欠不具合を長時間ストリーミングで捕捉できる
無償の Percepio View から始めて、必要に応じて上位エディションへ段階的に移行できる

Tracealyzer は1つのパッケージです。対象OSを問わず製品本体は共通で、主要な対応OSがあらかじめ同梱されています。後からOSを変更・追加しても同じライセンスでご利用いただけます。詳しくは Tracealyzer 本体ページをご覧ください。

技術仕様

取得・連携

Tracealyzer for FreeRTOS
モード	スナップショット（RAM）／ストリーミング
転送	J-Link RTT / ITM / SWO / TCP/IP / UDP / USB CDC
IDE	STM32CubeIDE / Keil MDK / IAR / Eclipse-GDB / Lauterbach
ライブラリ	Percepio TraceRecorder（GitHub・Apache 2.0）

主な用途

FreeRTOS 上のタスク切り替え・割込みの実行順序と所要時間を可視化する
FreeRTOS を用いた機器で、優先度逆転・デッドロック・応答遅れの原因を特定する
まれにしか再現しない不具合を、記録から追跡する

導入メリット

FreeRTOS 向けに用意されており、計装の実装工数が小さい
ソースコードを読むだけでは分からない実行時の挙動が見える
止めると消えるタイミング不具合を、動かしたまま追える

よくある質問

Tracealyzer for FreeRTOS の見積もり・技術相談はできますか？

はい。Positive ONE Groupが取り扱っており、見積もり・技術相談に対応します。本ページのお問い合わせから対象MCUや数量をお知らせください。