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STM32调试利器之ITM

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STMCU小助手 发布时间:2022-11-25 14:15

STM32 有一个代码跟踪功能,即 ITM,这个调试功能非常强大,可以替代串口输入输出功能,而且只需要占用一根 I/O 线就可以实现。当然它的好处不仅仅体现在这里,在调试嵌入式操作系统代码时你会发现相当方便。不过本篇的重点不在如何利用它进行代码调试,而是如何使能这个功能(实际上只是因为才解决了这个问题,还没正式用它调试代码呢)。

对于 KEIL 的调试方法,我将总结三篇文章,这是第三部分“ITM调试”,第一部分为“基础调试”,第二部分为“数据观察点”。

现在来看一看 ITM 调试的效果图:


( M, U- C* p4 T5 B

微信图片_20221125141146.png


1 c0 J# _: l$ n. d6 V

微信图片_20221125141142.jpg


) z3 ?+ o" k8 r9 h% `

微信图片_20221125141138.jpg


& B9 c! q: O% Y0 Z6 T2 x& m

微信图片_20221125141133.png

8 Q2 _* h% w# Z4 K

以上所有的功能都是 KEIL 自带支持的。

1、如果你想观察一个变量的波形怎么办?看第一幅图;

2、如果你想知道中断处理时间怎么办?看第二幅图;

3、如果你想查看程序运行过程是怎样的?看第三幅图;

4、如果你想在电脑上输出调试信息、或者想利用电脑的键盘输入信息,怎么办?看第四幅图。

相信以上问题已经充分调动了你的好奇心了,那么现在正式开始讲述如何利用 ITM 实现以上功能。

首先需要知道一点的就是 STM32 支持多种调试器,这里我以 ST-LINK 为例进行说明。

一般的 ST-LINK 都是采用四线制,即VCC、GND、TMS/SWDIO、TCK/SWCLK,实际上只要再增加一根线就能实现 ITM 调试功能。那么这个神秘的 I/O 口是哪一个呢?

8 g# H2 W3 i7 w: x

微信图片_20221125141124.png


' N- L9 g( k. d( P

就是 PB3 了,所以如果你需要使用 ITM 调试的话,你就需要保留这个 I/O 口了,不过这个 I/O 口的复用功能还挺多的,所以如果你想利用它的复用功能,就只能先用 ITM 调试其它的功能模块,和 PB3 有关的功能模块就留在最后用别的调试方法调试了。

对于实验室自制的 ST-LINK需要引出一根线,即 PA10,最后的引出线如下所示:


; u( f' Y9 F8 i$ R$ p+ ?

微信图片_20221125141117.jpg

1 E  y) o! p6 y! C

这就是 ITM 的硬件支持了。这里再说一点,CMSIS-DAP 调试器并不支持这个功能,但是 J-LINK 是可以的。

现在再看看软件上需要怎么做。

首先在 KEIL 中启动这个功能:


; A7 c( D; |, v

微信图片_20221125141111.jpg


+ C2 ~& V. i* ~6 }

微信图片_20221125141104.jpg

6 W/ ~; o: N8 o

微信图片_20221125141059.jpg

4 f3 u4 B3 ^3 M. H5 F/ v+ |

这样就可以了(这只是最简单的配置,更具体的可以通过上面的界面根据需要自行配置)。

为了实现调试信息的 printf 函数输出和 scanf 函数的输入功能,还需要在代码中增加一部分代码支持。可以采用如下最简单的代码实现:

0 U$ J0 e+ `% }  o' z! \

微信图片_20221125141054.jpg


" R& U- z0 ?% {" k4 \, O2 U

根据网上比较规范的写法是这样的:


/ Y) ?( m) {1 ~9 I

微信图片_20221125141050.jpg

1 z( r4 e0 X6 B! G; V

这里的 ITM_CheckChar()、ITM_ReceiveChar()、ITM_SendChar() 函数在 core_cm3.h中。而上面部分代码可以从安装路径下的 X:KeilARMStartupRetarget.c 文件中进行修改。网上资料说 __backespace 函数也必须要实现,实际测试发现并不需要。

然后说一说 ITM_RxBuffer 这个变量,需要首先初始化为 ITM_RXBUFFER_EMPTY,这个变量用于缓存键盘输入的数据的,当你从 Debug(printf)Viewer 中输入数据时,每输入一个数据,都会实时传输到这个变量当中,单片机就从这个变量获取键盘数据(这个变量的数据写入应该是通过 ST-LINK 写入的,毕竟 ST-LINK 是可以在线更改内存数据的)。

现在进入 debug 模式:


) N, U3 Y# H- p! M$ q

微信图片_20221125141040.png

, X# J6 I: q, h" J, y! |9 i3 x: l

点击这个图标,就可以进行程序下载和进入 Debug 模式。

通过以下方式开启输入输出窗口:


- M5 X, T; m8 P7 r

微信图片_20221125141029.jpg


- A8 w, c/ r0 i( D& _/ P

然后就可以在这个窗口输入输出数据了:

2 X# `# L$ M4 M% N

微信图片_20221125141024.jpg

7 \9 d& `) C; C5 v; V: y

然后是逻辑分析仪(这个功能将使用单独一小节进行介绍):

首先添加需要观察波形的变量:


9 R" x$ }% g5 Z

微信图片_20221125141017.jpg

: M/ t( I- S7 D, R- e

然后就能通过逻辑分析仪观察波形了:

& ]0 c% p% o2 \! P. ^( G: }

微信图片_20221125141010.jpg


# x7 B! X/ r) ^

如果说不能观察波形,那么试试改这个参数:


8 J. x) g% W3 Q2 t9 K

微信图片_20221125141002.png

( H5 b  ?$ W. i9 F

然后是跟踪功能窗口开启:


+ P- R( E0 e+ w

微信图片_20221125140956.jpg


6 F" @, ~- F9 E- F4 d8 h

功能窗口:


- d! S* n8 W' l

微信图片_20221125140951.jpg

: m4 x2 \( i' W- @

微信图片_20221125141740.png


, e0 q2 _- W& c/ n

微信图片_20221125140947.jpg


2 L8 O: ]- p- q- `

测试示例代码:


/ b0 f, a1 ~4 ?8 b! m9 Y7 v+ G

微信图片_20221125140943.jpg


! T- h0 ^, K8 @

现在有个问题就是有时候莫名其妙的就不能发送数据了,这个问题只能在深入调试机制后再看了。

ITM 的使用介绍基本就是这些了,后续将利用 uCOS II 操作系统实际调试一番!这里需要利用一个软件uCProbe,感兴趣的可以自行尝试。

; K+ F! S5 ^9 t- ~! G# K; j
转载自:Osprey

- ^+ i/ ~) f: B% R' x* R! W7 a) |) M, }
* [5 q: r6 o& t/ e; V$ P
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