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[导读]使用ITM机制实现调试stm32单片机,实现printf与scanf。1. ITM简介ITM机制是一种调试机制,是新一代调试方式,在这之前,有一种比较出名的调试方式,称为半主机(semihosting)方式。在pc上编写过C语言的人都知道,pr

使用ITM机制实现调试stm32单片机,实现printf与scanf。

1. ITM简介
ITM机制是一种调试机制,是新一代调试方式,在这之前,有一种比较出名的调试方式,称为半主机(semihosting)方式。

在pc上编写过C语言的人都知道,printf可以向控制台输出,scanf可以从控制台获取输入,这里的printf/scanf都是标准库函数,利用操作系统的这些函数,我们可以很方便的调试程序。在嵌入式设备上(如stm32单片机平台上)开发工具(如MDK/IAR)也都提供了标准库函,自然也提供了printf/scanf函数,那么这些函数是否可以使用呢? 问题来了,printf向哪里输出呢?并且大部分情况下,也没有键盘,又如何使用scanf实现输入呢?

我们都知道,嵌入式设备一般的使用仿真器,如常见Jlink/ulink,可以实现烧录,单步,下断点,查看变量,等等。仿真器将PC机和单片机连接器来。聪明的设计者们就在考虑是否可以借助仿真器,使得单片机可以借助PC机的屏幕以及PC机的键盘实现printf的输出和scanf的按键获取。
也就是说,如下的hello,world程序

#include

intmain()

{

//硬件初始化

//....

printf("hello,world");

for(;;);

}


这个程序烧录到单片机中后,仿真器连接接单片机与PC,开始在线调试后,那么这个程序会将"Hello, world"输出到PC机上,在开发工具(MDK/IAR等)的某个窗口中显示。

这就相当于,单片机借助了PC机的显示/输入设备实现了自己的输出/输入。这种方式无疑可以方便程序开发者调试。

这种机制有多种实现方式,比较著名的就是semihosting(半主机机制)和ITM机制。
ITM是ARM在推出semihosting之后推出的新一代调试机制。现在我们来尝试一下这种方式调试。

2. stm32使用ITM调试
MCU:stm32f207VG
仿真器:Jlink V8
IDE:MDK4.50

2.1 硬件连接
ITM机制要求使用SWD方式接口,并需要连接SWO线,一般的四线SWD方式(VCC SDCLK,SDIO,GND)是不行的。标准的20针JTAG接口是可以的,只需要在MDK里设置使用SWD接口即可。

2.2 添加重定向文件
将下面的文件保存成任意C文件,并添加到工程中。这里对这个文件简单说明一下,要知道我们的程序是在单片机上运行的,为什么printf可以输出到MDK窗口里去呢?这是因为 标准库中的printf实际上调用 fputc实现输出,所以我们需要自己编写一个fputc函数,这个函数会借助ITM(类似于USART)提供的寄存器,实现数据的发送,仿真器会收到这些数据,并发往PC机。

实际上,如果你的单片机和一块LCD连接,那么你只需要重新实现fputc函数,并向LCD上输出即可,那么你调用printf时就会输出到LCD上了。这中机制,就是所谓的重定向机制。

#include

#defineITM_Port8(n)(*((volatileunsignedchar*)(0xE0000000+4*n)))

#defineITM_Port16(n)(*((volatileunsignedshort*)(0xE0000000+4*n)))

#defineITM_Port32(n)(*((volatileunsignedlong*)(0xE0000000+4*n)))

#defineDEMCR(*((volatileunsignedlong*)(0xE000EDFC)))

#defineTRCENA0x01000000

struct__FILE{inthandle;/*Addwhateveryouneedhere*/};

FILE__stdout;

FILE__stdin;

intfputc(intch,FILE*f)

{

if(DEMCR&TRCENA)

{

while(ITM_Port32(0)==0);

ITM_Port8(0)=ch;

}

return(ch);

}


2.2 配置JLINK的初始化配置文件

将下面文件放置在你的工程下,并取任意名称,这里笔者取名为 STM32DBG.ini

/******************************************************************************/

/*STM32DBG.INI:STM32DebuggerInitializationFile*/

/******************************************************************************/

//<<>>//

/******************************************************************************/

/*ThisfileispartoftheuVision/ARMdevelopmenttools.*/

/*Copyright(c)2005-2007KeilSoftware.Allrightsreserved.*/

/*Thissoftwaremayonlybeusedunderthetermsofavalid,current,*/

/*enduserlicencefromKEILforacompatibleversionofKEILsoftware*/

/*developmenttools.Nothingelsegivesyoutherighttousethissoftware.*/

/******************************************************************************/

FUNCvoidDebugSetup(void){

//DebugMCUConfiguration

//DBG_SLEEPDebugSleepMode

//DBG_STOPDebugStopMode

//DBG_STANDBYDebugStandbyMode

//TRACE_IOENTraceI/OEnable

//TRACE_MODETraceMode

//<0=>Asynchronous

//<1=>Synchronous:TRACEDATASize1

//<2=>Synchronous:TRACEDATASize2

//<3=>Synchronous:TRACEDATASize4

//DBG_IWDG_STOPIndependantWatchdogStoppedwhenCoreishalted

//DBG_WWDG_STOPWindowWatchdogStoppedwhenCoreishalted

//DBG_TIM1_STOPTimer1StoppedwhenCoreishalted

//DBG_TIM2_STOPTimer2StoppedwhenCoreishalted

//DBG_TIM3_STOPTimer3StoppedwhenCoreishalted

//DBG_TIM4_STOPTimer4StoppedwhenCoreishalted

//DBG_CAN_STOPCANStoppedwhenCoreishalted

//

_WDWORD(0xE0042004,0x00000027);//DBGMCU_CR

_WDWORD(0xE000ED08,0x20000000);//SetupVectorTableOffsetRegister

}

DebugSetup();//DebuggerSetup


这里对这个文件做简单的解释,
_WDWORD(0xE0042004, 0x00000027); // DBGMCU_CR
这一句表示想 0xE0042004地址处写入 0x000000027,这个寄存器是各个位表示的含义在注释中给出了详细的解释。 0x27即表示
BIT0 DBG_SLEEP
BIT1 DBG_STOP
BIT2 DBG_STANDBY
BIT5 TRACE_IOEN
注意,要使用ITM机制,必须要打开BIT5。

打开MDK工程,按照下图修改。

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