调试组件于单片机中的作用

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yumeii 发布时间：2020-1-6 16:35

技术帖
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在我们的单片机调试过程中，经常会遇到类似如下因第3只眼而导致的问题。何谓第3只眼呢？不妨先看看几个实例就知道了。

第一个案例，与ADC转换标志位有关的问题。遇到该问题是一种较为频繁的情形。

经常有人在做STM32 ADC应用，进行代码单步调试时发现，明明启动了ADC转换就是等不到转换结束的那一刻，即总是检测不到EOC等于1的时候。有时让人直急得冒汗！比方类似下面的情形，开启了ADC转换指令，然后等待ADC转换结束。

在那蓝色圆圈的代码处，查询等待EOC等于1,可就是等不到它为1的时候。是怎么回事呢？

原来，STM32芯片ADC的转换结束标志EOC位，具有读清零的特性。当你调试时打开外设寄存器显示栏时，那调试组件在不停的读取它。当你单步操作去读取该标志位时往往先被调试组件读过了。即使它之前被置位过，但因调试组件的读取后又被清零。当你单步慢悠悠去读它时，结果读到的往往是0，你就查不到为1的那一刻，此时我们可能会傻傻的等和着急。

当然，如果你将右边ADC外设寄存器显示栏关闭就不会出现上述问题了。

第二个案例，与UART状态寄存器标志位有关的问题。遇到该问题也是较为频繁的情形。

某STM32用户使用STM32F2系列芯片的UART外设及相关功能。他发现明明接收完毕，发送标志TC位也置位了，可就是不进IDLE空闲中断。当然，相关中断使能都已正常使能无误。实际情形是这样的：

STM32F205的UART5发送指令（循环发送一个字节一个字节地发）给wifi芯片，WiFi芯片会返回相应数据过来，所以，正常来讲uart5会收到一帧数据之后应该进入串口接收IDLE中断.这是客户所期望的。

他将断点打在UART中断服务程序的检查到IDLE中断请求位等于1后的入口处。就像下面截图的样子。他甚至在右边的UART寄存器显示栏都看到IDLE被置位过的痕迹了，可就是进不到相关代码里去，怎么回事呢？

因为他开启了UART寄存器显示窗口，意味着调试组件在不停帮他读了UART相关寄存器，其中包括DR和SR寄存器。当他在中断代码里再去读SR寄存器里的IDLE标志位时，读回来的结果总是0，所以中断程序没法进一步走下去。对于他这里，严格地说是响应了中断，只是没法进一步进入相关中断服务代码区。

其实，对于stm32f2芯片UART的IDLE中断请求标志位的清零会遵循一个访问序列，即读DR寄存器，然后读SR寄存器就可将IDLE位清零。

当然，解决上面问题的办法也很简单，调试跟踪时，将右边UART的外设寄存器显示栏关闭就好。

第三个案例，与读取RTC日历有关的问题。一个较为隐蔽而容易误导人的问题。

曾有人反馈说STM32F4和STM32L4的RTC脱机运行跑不起来，不运行。具体表现就是日历时间不动、不更新。奇怪的是，调试时候不论单步还是全速运行，查看日历寄存器都显示正常运行，数据也正确。

可当烧录代码到芯片后，通过调试助手查看日历的数据则原地不动了，感觉RTC没有运行。客户用STM32F4和STM32L4的板都测试过，出现同样问题。怀疑STM32F4和L4芯片的RTC是否有BUG【反正找不到原因了就想芯片bug】。

查看其测试代码，就是读RTC的日历，很简单。如下：

while (1)
{

HAL_RTC_GetTime(&hrtc,&rtcTime,RTC_FORMAT_BIN);
printf( ...... );
HAL_Delay(1000);
}

从上面代码不难看出就是不停地去读当前的时、分、秒时间。STM32参考手册在关于RTC日历读取操作部分有相关描述。为了读取时间的一致性，读取日历操作要求先读时分秒然后还得读日期，这样做为一个完整的操作。所以在读取TIME【时分秒】后，硬件会将当前日历值锁住，直到读取了日期寄存器。否则当你读了TIME而不读DATE的话，再去读TIME时还是原来的值维持不变。显然，客户这里的代码只有读取TIME时间的语句，没有读取DATE日期的代码。这是问题根本原因之所在。

但是，为什么同样代码在调试情况下又能正常运行呢？那是因为他在调试时打开着RTC寄存器外设显示窗口，虽然用户代码没去读DATE，但调试组件帮忙读了DATE寄存器，所以感觉上一切风调雨顺，也就没能及时发现问题，一直到程序烧进芯片后才发现异常症状。

到此，结合上述3个案例的分享介绍，我们应该明白了那个第3只眼了，即调试组件。个别寄存器或寄存器位具有“读则变”或“读有效”的特性。我们在调试时候要注意类似细节，调试时也不必时刻将那个外设寄存器显示栏开启挂在那里。其实，除了这个寄存器显示栏外，我们还可以利用其它输出，比方示波器、printf，或者WATCH窗口等来辅助观察运行状态或结果。

既然这里把调试组件称之为第3只眼，那另外两只眼呢？这个不难想到CPU和DMA。