【经验分享】STM32开发，通过SWO功能输出Printf函数到Utility

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STMCU小助手发布时间：2022-5-6 09:33

技术帖
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文章简介:	STM32开发，通过SWO功能输出Printf函数到Utility

1 概述" Y; @1 s1 I0 T0 g0 o Q1 ~
1.1 资源概述
开发板：ST官方NUCLEO-F103RB开发板
CUBEMX版本：1.3.0
MDK版本：5.23
主控芯片型号：STM32F103RBT6

{X`AM`Z~~2LPEW)NPKLWW.png

1.2 SWO功能简介
SWO也叫做trace（跟踪）功能，通过此功能，只需要在SWD调试基础上增加一条SWO线缆，就可以实现类似串口输出功能，配合printf函数打印相应的信息到utility窗口中。此功能不占用串口资源，无需在中断中执行。

1.3 ITM(指令跟踪微单元)简介
我们此次功能实现是通过调用ITM实现的。
ITM是一应用驱动的跟踪源，它支持printf类的调试手段来跟踪操作系统(OS)和应用事件，并发布判定的系统信息。ITM以包的形式发布跟踪信息，它由以下部分组成：
● 软件跟踪：软件可以通过直接写ITM激发寄存器来发布包信息。
● 硬件跟踪：ITM会发布由DWT产生的信息包。
● 时间戳：时间戳被发布到相应的包上。ITM包含一个21位的计数器以产生时间戳。Cortex-M3的时钟或串行线观测器(Serial Wire Viewer)的位时钟率给计数器提供时钟。
由ITM发送的信息包输出到TPIU(Trace Port Interface Unit)，TPIU再添加一些额外的包(参考TPIU)，然后输出完整的包序列给调试器。1

1.4 实现功能
本次程序实现的功能如下
1、复位后，向Serial Wire Viewer（utility）打印信息；
2、按按键BUTTON，LED2灯实现翻转；
对于第二条实现，此次文档不详细描述。

$ s8 h3 k+ j3 n+ n* U. _+ W2 硬件连接以及CUBEMX配置
9 l. |8 H: S4 ?- u% p8 R' t& K2.1 硬件连接
开发板内部已经将线接好，如下图所示

对于目标板与STLINK仿真器分开的情况，我们需要使用5根线进行连接，如下表所示。

~S)7I4Z$OBTE~(VAQ4~J%6R.png

2.2 CUBEMX配置
选择异步跟踪模式，此时PB3将会自动定义为SWO端口。

2BNOGTP)$Y@7M7@$JB07H`W.png

0 @ r* @' m1 x. X2 I
3 软件开发! F7 ^2 f0 E0 W% T; b" ]
3.1 KEIL软件设置
KEIL软件设置如下，这里由于程序使用的内部HSI，系统频率是64MHz，因此填写64MHz，需要根据实际情况进行填写。

$94R{}LIQZ%R][HD_M_VT6$A.png$

3.2 程序设计
使用CUBEMX生成代码。在主函数中进行修改。
主程序中包含stdio.h函数的头文件，否则将不能识别printf函数。

#include "stdio.h"

复制代码

fputc 函数宏定义。

#define PUTCHAR_PROTOTYPE int fputc(int ch, FILE *f)

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函数定义，由于printf调用的是fputc函数，通过这么一个转换，printf函数就能调用ITM函数实现输出功能。

PUTCHAR_PROTOTYPE, ^& Z5 X6 Z. _8 L- y0 r' D
{
3 Y$ v! }( g9 r: H
ITM_SendChar(ch);
0 y: ]: X/ G7 x* \' G D3 G
return ch;; t6 j/ n6 q; Z4 U* J8 ]3 K
}

复制代码

TIM_Sendchar()函数在core.cm3.h头文件中有进行定义，如下所述

__STATIC_INLINE uint32_t ITM_SendChar (uint32_t ch)
1 P6 }2 ]/ j( V. f% I
{4 c) ]: K$ j7 J
if (((ITM->TCR & ITM_TCR_ITMENA_Msk) != 0UL) && /* ITM enabled */1 v$ w5 O- B) V
((ITM->TER & 1UL ) != 0UL) ) /* ITM Port #0 enabled */- x" j" Z1 r2 k$ S2 l
{5 n7 H6 {' u+ S
while (ITM->PORT[0U].u32 == 0UL)
9 S5 B( ~& D B
{
) K# y. Z' a# ]) h
__NOP();5 U% i, C0 \- `- h0 ]
}
1 t* v& i1 y0 V j. Z
ITM->PORT[0U].u8 = (uint8_t)ch;
. F4 Y3 T7 U, x1 q# k% k
}' L4 J, h: L% t, U
return (ch);2 e' j D/ G& Z& N7 W7 K7 Y
}

复制代码

在主函数main()中增加printf函数，实现输出。

printf("** Test finished successfully. ** \n\r");

复制代码

1 u% G) E1 x5 a0 G+ R6 t* i
4 实验结果与总结
$ Y! r; {2 D) N4.1 实验结果
打开utility软件，点击printf via SWO viewer。

Z_BSU4B137~`(900%S_WI$Y.png

设置频率，点击Start，将调试板复位（程序设置只运行一次printf,因此每输出一次均需要重新复位），即可发现SWV窗口输出了相应的信息。

$S(7WHRURI(F7U{YX34V5_GO.png$

4.2 总结
在传统的调试中，我们可能偏向于断点分析或者LED灯的亮灭来判定程序运行状态，但是都不是太直观，对于程序越大越不好操作。使用这个SWO功能能很大程序解决这个问题。我们可以在各种错误处理函数增加相应的提示信息，协助我们进行软件开发工作。