建设网站要什么资料,比百度好用的搜索引擎,上海专业做网站公司报价,wordpress网站用户共享输出调试信息是嵌入式开发中必不可少的调试利器#xff0c;嵌入式开发的一个特点是很多时候没有操作系统#xff0c;或者没有文件系统#xff0c;常规的打印log到文件的方法基本不适用。最常用的是通过串口输出uart log#xff0c;例如51单片机#xff0c;只要实现串口驱动… 输出调试信息是嵌入式开发中必不可少的调试利器嵌入式开发的一个特点是很多时候没有操作系统或者没有文件系统常规的打印log到文件的方法基本不适用。最常用的是通过串口输出uart log例如51单片机只要实现串口驱动通过串口输出就可以了。串口这种方法实现简单大部分嵌入式芯片都有串口功能。但是这样简单的功能有时候却不是那么好用比如一款新拿到的芯片没有串口驱动时如何打印log某些应用下对时序要求比较高串口输出log占用时间太长怎么办比如usb枚举。某些bug正常运行时会出现当打开串口log时又不再复现怎么办一些封装中没有串口或者串口已经被用作其他用途要如何输出log本文介绍单片机没有串口时如何打印调试信息。1 输出log信息到SRAM准确来说这里并不是输出log而是以一种方式不使用串口就可以看到log。在芯片开发阶段都可以连接仿真器调试可以使用打断点的方法调试但是有些操作如果不能被打断就没法使用断点调试了。这时候可以考虑将log打印到SRAM中整个操作结束后再通过仿真器查看SRAM中的log buffer这样就实现了间接的log输出。本文使用的测试平台是stm32f407 discovery基于usb host实验代码对于其他嵌入式平台原理也是通用的。首先定义一个结构体用于打印log如下:typedef struct {volatile u8 type;u8* buffer; /* log buffer指针*/volatile u32 write_idx; /* log写入位置*/volatile u32 read_idx; /* log 读取位置*/
}log_dev;定义一段SRAM空间作为log bufferstatic u8 log_buffer[LOG_MAX_LEN];log buffer是环形缓冲区在小的buffer就可以无限打印log缺点也很明显如果log没有及时输出就会被新的覆盖。Buffer大小根据SRAM大小分配这里使用1kB。为了方便输出参数使用printf函数来格式化输出需要做如下配置。并包含头文件#include stdio.h, 在代码中实现函数fputc()。//redirect fputc
int fputc(int ch, FILE *f)
{print_ch((u8)ch);return ch;
}写入数据到Sram/*write log to bufffer or I/O*/
void print_ch(u8 ch)
{log_dev_ptr-buffer[log_dev_ptr-write_idx] ch;if(log_dev_ptr-write_idx LOG_MAX_LEN){log_dev_ptr-write_idx 0;}
}为了方便控制log打印格式在头文件中再添加自定义的打印函数#ifdef DEBUG_LOG_EN
#define DEBUG(...) printf(usb_printer:__VA_ARGS__)
#else
#define DEBUG(...)
#endif在需要打印log的地方直接调用DEBUG()即可最终效果如下从Memory窗口可以看到打印的log通过SWO输出log通过打印log到SRAM的方式可以看到log但是数据量多的时候可能来不及查看就被覆盖了。为了解决这个问题可以使用St-link的SWO输出log这样就不用担心log被覆盖。在log结构体中添加SWO的操作函数集typedef struct{u8 (*init)(void* arg);u8 (*print)(u8 ch);u8 (*print_dma)(u8* buffer, u32 len);
}log_func;typedef struct {volatile u8 type;u8* buffer;volatile u32 write_idx;volatile u32 read_idx;//SWOlog_func* swo_log_func;
}log_dev;SWO只需要print操作函数实现如下u8 swo_print_ch(u8 ch)
{ITM_SendChar(ch);return 0;
}使用SWO输出log同样先输出到log buffer然后在系统空闲时再输出当然也可以直接输出。log延迟输出会影响log的实时性而直接输出会影响到对时间敏感的代码运行所以如何取舍取决于需要输出log的情形。在while循环中调用output_ch()函数就可以实现在系统空闲时输出log。/*output log buffer to I/O*/
void output_ch(void)
{ u8 ch;volatile u32 tmp_write,tmp_read;tmp_write log_dev_ptr-write_idx;tmp_read log_dev_ptr-read_idx;if(tmp_write ! tmp_read){ch log_dev_ptr-buffer[tmp_read];//swoif(log_dev_ptr-swo_log_func)log_dev_ptr-swo_log_func-print(ch);if(tmp_read LOG_MAX_LEN){log_dev_ptr-read_idx 0;}else{log_dev_ptr-read_idx tmp_read;}}
}1 通过IDE输出使用IDE中SWO输出功能需要做如下配置Keil在窗口可以看到输出的log2 通过STM32 ST-LINK Utility输出使用STM32 ST-LINK Utility不需要做特别的设置直接打开ST-LINK菜单下的Printf via SWO viewer然后按start通过串口输出log以上都是在串口log暂时无法使用或者只是临时用一下的方法而适合长期使用的还是需要通过串口输出log毕竟大部分时候没法连接仿真器。添加串口输出log只需要添加串口的操作函数集即可typedef struct {volatile u8 type;u8* buffer;volatile u32 write_idx;volatile u32 read_idx;volatile u32 dma_read_idx;//uartlog_func* uart_log_func;//SWOlog_func* swo_log_func;
}log_dev;实现串口驱动函数log_func uart_log_func {uart_log_init,uart_print_ch,0,
};添加串口输出log与通过SWO过程类似不再多叙述。而下面要讨论的问题是串口的速率较低输出数据需要较长时间严重影响系统运行。虽然可以通过先打印到SRAM再延时输出的办法来减轻影响但是如果系统中断频繁或者需要做耗时运算则可能会丢失log。要解决这个问题就是要解决CPU与输出数据到串口同时进行的问题嵌入式工程师立马可以想到DMA正是好的解决途径。使用DMA搬运log数据到串口输出同时又不影响CPU运行这样就可以解决输出串口log耗时影响系统的问题:STM32串口收发数据为什么要使用DMA串口及DMA初始化函数如下u8 uart_log_init(void* arg)
{DMA_InitTypeDef DMA_InitStructure;u32* bound (u32*)arg;//GPIO端口设置GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;USART_InitTypeDef USART_InitStructure;RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOA,ENABLE); //使能GPIOA时钟RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_USART2,ENABLE);//使能USART2时钟//串口2对应引脚复用映射GPIO_PinAFConfig(GPIOA,GPIO_PinSource2,GPIO_AF_USART2);//USART2端口配置GPIO_InitStructure.GPIO_Pin GPIO_Pin_2;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode GPIO_Mode_AF;//复用功能GPIO_InitStructure.GPIO_Speed GPIO_Speed_50MHz; //速度50MHzGPIO_InitStructure.GPIO_OType GPIO_OType_PP; //推挽复用输出GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd GPIO_PuPd_UP; //上拉GPIO_Init(GPIOA,GPIO_InitStructure);//USART2初始化设置USART_InitStructure.USART_BaudRate *bound;//波特率设置USART_InitStructure.USART_WordLength USART_WordLength_8b;//字长为8位数据格式USART_InitStructure.USART_StopBits USART_StopBits_1;//一个停止位USART_InitStructure.USART_Parity USART_Parity_No;//无奇偶校验位USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl USART_HardwareFlowControl_None;//无硬件数据流控制USART_InitStructure.USART_Mode USART_Mode_Tx; //收发模式USART_Init(USART2, USART_InitStructure); //初始化串口1
#ifdef LOG_UART_DMA_EN USART_DMACmd(USART2,USART_DMAReq_Tx,ENABLE);
#endif USART_Cmd(USART2, ENABLE); //使能串口1 USART_ClearFlag(USART2, USART_FLAG_TC);while (USART_GetFlagStatus(USART2, USART_FLAG_TC) RESET);
#ifdef LOG_UART_DMA_ENRCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_DMA1, ENABLE);//Config DMA channel, uart2 TX usb DMA1 Stream6 ChannelDMA_DeInit(DMA1_Stream6);DMA_InitStructure.DMA_Channel DMA_Channel_4;DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr (uint32_t)(USART2-DR);DMA_InitStructure.DMA_DIR DMA_DIR_MemoryToPeripheral;DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc DMA_PeripheralInc_Disable;DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc DMA_MemoryInc_Enable;DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize DMA_PeripheralDataSize_Byte;DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize DMA_PeripheralDataSize_Byte;DMA_InitStructure.DMA_Mode DMA_Mode_Normal;DMA_InitStructure.DMA_Priority DMA_Priority_High;DMA_InitStructure.DMA_FIFOMode DMA_FIFOMode_Disable; DMA_InitStructure.DMA_MemoryBurst DMA_MemoryBurst_Single;DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBurst DMA_PeripheralBurst_Single;DMA_Init(DMA1_Stream6, DMA_InitStructure);RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_DMA1, ENABLE);
#endifreturn 0;
}DMA输出到串口的函数如下u8 uart_print_dma(u8* buffer, u32 len)
{if((DMA1_Stream6-CR DMA_SxCR_EN) ! RESET){//dma not readyreturn 1;}if(DMA_GetFlagStatus(DMA1_Stream6,DMA_IT_TCIF6) ! RESET){DMA_ClearFlag(DMA1_Stream6,DMA_FLAG_TCIF6);DMA_Cmd(DMA1_Stream6,DISABLE);}DMA_SetCurrDataCounter(DMA1_Stream6,len);DMA_MemoryTargetConfig(DMA1_Stream6, (u32)buffer, DMA_Memory_0);DMA_Cmd(DMA1_Stream6,ENABLE);return 0;
}这里为了方便直接使用了查询DMA状态寄存器有需要可以修改为DMA中断方式查Datasheet可以找到串口2使用DMA1 channel4的stream6最后在PC端串口助手可以看到log输出使用DMA搬运log buffer中数据到串口同时CPU可以处理其他事情这种方式对系统影响最小并且输出log及时是实际使用中用的最多的方式。并且不仅可以用串口其他可以用DMA操作的接口如SPI、USB都可以使用这种方法来打印log。使用IO模拟串口输出log最后要讨论的是在一些封装中没有串口或者串口已经被用作其他用途时如何输出log这时可以找一个空闲的普通IO模拟UART协议输出log到上位机的串口工具。常用的UART协议如下只要在确定的时间在IO上输出高低电平就可以模拟出波形这个确定的时间就是串口波特率。为了得到精确延时这里使用TIM4定时器产生1us的延时。注意定时器不能重复用在测试工程中TIM2、3都被用了如果重复用就错乱了。初始化函数如下u8 simu_log_init(void* arg)
{TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_InitStructure; u32* bound (u32*)arg;//GPIO端口设置GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOA,ENABLE); //使能GPIOA时钟GPIO_InitStructure.GPIO_Pin GPIO_Pin_2;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode GPIO_Mode_OUT;GPIO_InitStructure.GPIO_Speed GPIO_Speed_50MHz; //速度50MHzGPIO_InitStructure.GPIO_OType GPIO_OType_PP; //推挽复用输出GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd GPIO_PuPd_UP; //上拉GPIO_Init(GPIOA,GPIO_InitStructure);GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_2);//Config TIMRCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM4,ENABLE); //使能TIM4时钟TIM_DeInit(TIM4);TIM_InitStructure.TIM_Prescaler 1; //2分频TIM_InitStructure.TIM_CounterMode TIM_CounterMode_Up;TIM_InitStructure.TIM_Period 41; //1us timerTIM_InitStructure.TIM_ClockDivision TIM_CKD_DIV1;TIM_TimeBaseInit(TIM4, TIM_InitStructure);TIM_ClearFlag(TIM4, TIM_FLAG_Update);baud_delay 1000000/(*bound); //根据波特率计算每个bit延时return 0;
}使用定时器的delay函数为void simu_delay(u32 us)
{volatile u32 tmp_us us;TIM_SetCounter(TIM4, 0);TIM_Cmd(TIM4, ENABLE);while(tmp_us--){while(TIM_GetFlagStatus(TIM4, TIM_FLAG_Update) RESET);TIM_ClearFlag(TIM4, TIM_FLAG_Update);} TIM_Cmd(TIM4, DISABLE);
}最后是模拟输出函数注意输出前必须要关闭中断一个byte输出完再打开否则会出现乱码u8 simu_print_ch(u8 ch)
{volatile u8 i8;__asm(cpsid i);//start bitGPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_2);simu_delay(baud_delay);while(i--){if(ch 0x01)GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_2);elseGPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_2);ch 1;simu_delay(baud_delay);}//stop bitGPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_2);simu_delay(baud_delay);simu_delay(baud_delay);__asm(cpsie i);return 0;
}介绍了几种开发中使用过的打印调试信息的方法方法总是死的关键在于能灵活使用通过打印有效的调试信息可以帮助解决开发及后期维护中遇到的问题少走弯路。如果是你在项目中没有串口线你会怎么调试呢请在评论区说出你的想法。
