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[APM32F4]

[技术分享]玩点不一样的2,写个能读取APM32F411内存的小程序

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kai迪皮|  楼主 | 2023-11-30 20:55 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 kai迪皮 于 2023-11-30 22:11 编辑

#申请原创# @21小跑堂

1 背景

之前用Python+pyocd配合APM32F411 tinyboard 板卡上的Geehylink对内存里面的数据进行读取然后再用波形描绘出来(可以看这里:https://bbs.21ic.com/icview-3344910-1-1.html)。完成这个之后我就想着是不是也可以直接读取APM32F411的内存里面的内容然后直接显示出来,想保存的时候就直接保存呢?这样子就不用一个个敲命令了(因为我懒,敲命令多了有点累O(∩_∩)O哈哈~)

说干就干,这里给大家分享一下我把我这个想法实现的一个小过程,权当抛砖引玉,给大家启迪思路。

2 技术选择

2.1 原型设计

基于我的功能,我对程序界面基本原型设计如下:

image-20231130195908215.png

Byte、Halfword、Word是用来控制读取到数据显示长度的(参考优秀的J-Flash的设计)。

2.2 Python的GUI

读取APM32F411的内存里面的数据出来后,我们需要显示出来。我们可以利用Python自带的Tkinter图形用户界面库。当然我们也可以选择QT5的图形库来画UI,但是我为撒不用咧?因为我初学这个,想先挑简单的来进行。

Tkinter是Python的标准GUI库,它提供了丰富的组件和布局管理器,能够帮助我们快速地创建图形用户界面应用程序。它无需安装第三方库即可使用。QT5的话是需要安装其依赖库的,Tkinter,Python安装的时候就自带了。

虽然它有点简陋,但是提供了按钮、画布、条目、框架等基本组件,基本能够满足我现阶段的需求。网上有许多这个玩意的介绍及使用,这里我就不赘述,大家百度即可。

3 程序设计思路

3.1 获取连接的Geehy-Link设备

一个PC不会只连接一个仿真器,我这里想着能够在程序的界面上显示连接到PC的设备,并能够使用下拉框进行选择。

获取设备这里用的是:`ConnectHelper.get_all_connected_probes`,这是ConnectHelper类中的一个静态方法。它用于搜索并返回当前连接到计算机的所有调试探针(Debug Probes)列表(包括Jlink,DAPLink等)。

这里我封装一下:

def update_device_list():
    probes = ConnectHelper.get_all_connected_probes()
    device_list = [probe.unique_id for probe in probes]
    device_cb['values'] = device_list
    if device_list:
        device_cb.current(0)
    else:
        device_cb.set('')


这样我们就可以`update_device_list()`来更新获取我们的设备列表。

3.2 读取数据的保存

由于我设计想着能够切换显示格式:可以选择字节、半字或字的显示方式。不能每次切换显示方式就读一次APM32F411的内存,这样会造成不必要的消耗。

我这里直接设计一个全局变量,用来保存读取到的数据,即相当于一个缓存,切换显示格式我们就直接对缓存里面的数据重新排列就好。

# 全局缓存区,保存读取到的内容
memory_cache = {
    'data': None,
    'address': 0x08000000,
    'size': 0x1000,
}


当然我这里也一并保存了需要读取的起始地址和读取的数据长度。

3.3 进度的显示

读大块的内容时可能需要花费一些时间,这个我想着用一个小地方显示读取的进度以及另存为bin文件的结果显示。这里就涉及到了一个线程的操作。

1. UI界面做一个主线程
2. 读取数据的操作做一个线程,并且读取的过程中计算百分比,然后把百分比推送至UI界面进行显示。

为什么要这样操作?回到刚刚说的,读取大块内容花费时间较长,若读取数据和UI在一个线程,那就会造成读取的时候UI有点“卡卡”。

读取的线程操作如下:

def read_memory_thread():
    try:
        # 更新标签显示读取正在进行(在主线程中执行)
        output_label.config(text="Read 0%")
        root.update_idletasks()  # 强制更新UI
        
        selected_probe = device_cb.get()
        address = int(address_entry.get() or "08000000", 16)
        size = int(size_entry.get() or "1000", 16)
        memory_cache['address'] = address
        memory_cache['size'] = size

        # 按块读取内存并更新百分比
        block_size = size // 20  # 计算每5%需要读取的大小
        if block_size == 0:
            block_size = size
        memory_cache['data'] = []
        with ConnectHelper.session_with_chosen_probe(unique_id=selected_probe) as session:
            target = session.board.target
            for i in range(0, size, block_size):
                end_address = i + block_size
                if end_address > size:
                    end_address = size
                memory_cache['data'] += target.read_memory_block8(address + i, end_address - i)
                # 计算并更新百分比
                percent_complete = (i + block_size) * 100 // size
                if percent_complete > 100:
                    percent_complete = 100
                root.after(0, lambda p=percent_complete: output_label.config(text=f"Read {p}%"))
                root.update_idletasks()  # 更新UI以显示百分比
        
        # 在主线程中更新UI显示读取成功
        root.after(0, lambda: output_label.config(text="Read successfully"))
        root.after(0, update_memory_display)
    except ValueError as e:
        root.after(0, lambda: output_label.config(text="Error: Please enter valid hexadecimal address and size."))
    except Exception as e:
        root.after(0, lambda: output_label.config(text=f"Error: {str(e)}"))

def read_memory():
    # 创建并启动后台线程进行内存读取
    threading.Thread(target=read_memory_thread, daemon=True).start()


3.4 保存到文件

这一步就比较简单,只是简单的文件的操作,需要注意的是,我们读取到的数据其实是16进制的,保存成bin文件需要是2进制的(需要用`bytes`转换一下)。

def save_memory_to_file():
    if memory_cache['data'] is None:
        output_label.config(text="Error: No data to save. Please read memory first.")
        return

    file_path = filedialog.asksaveasfilename(
        defaultextension=".bin",
        filetypes=[("Binary files", "*.bin"), ("All files", "*.*")],
        title="Save memory as binary file"
    )

    if not file_path:
        # User cancelled the file dialog
        return

    with open(file_path, 'wb') as file:
        file.write(bytes(memory_cache['data']))
        output_label.config(text=f"Memory saved to {file_path} successfully")


文件的打开与保存就需要进行一些判断了:保存前判断一下有没有数据,用户是否取消保存等。

3.5 界面的设计

界面的设计主要是利用Tkinter控件,我们要清楚需要的组件:

1. 设备选择——下拉框;
2. 地址的设置、读取长度的设置——文本框;
3. 读取、另存为、显示切换——按钮;
4. 显示数据——视图控件;
5. 输出信息/提示内容等——标签;

然后考虑位置及大小等信息。

代码参考如下:

1. update_memory_display函数更新内存树视图控件,将读取的数据以十六进制和ASCII格式展示。
2. change_display_format函数允许用户改变内存数据的显示格式(字节、半字、字)。
3. GUI部分设置了窗口、框架、输入框、下拉列表、按钮和标签等控件。

def update_memory_display():
    memory_tree.delete(*memory_tree.get_children())
    display_format = display_format_var.get()

    if not memory_cache['data']:
        return

    read_data = memory_cache['data']
    bytes_per_row = 0x10
    num_cols = bytes_per_row >> {'byte': 0, 'halfword': 1, 'word': 2}[display_format]
    row_format = {'byte': '{:02X}', 'halfword': '{:04X}', 'word': '{:08X}'}[display_format]

    for i in range(0, len(read_data), bytes_per_row):
        row_data = read_data[i:i + bytes_per_row]
        ascii_representation = ''.join(chr(b) if 0x20 <= b <= 0x7E else '.' for b in row_data)
        if display_format == 'halfword':
            row_data = [int.from_bytes(row_data[j:j + 2], byteorder='little') for j in range(0, len(row_data), 2)]
        elif display_format == 'word':
            row_data = [int.from_bytes(row_data[j:j + 4], byteorder='little') for j in range(0, len(row_data), 4)]

        addr = f"{memory_cache['address'] + i:08X}"
        hex_data = ' '.join(row_format.format(byte).rjust(8 if display_format == 'word' else 5) for byte in row_data[:num_cols])
        memory_tree.insert('', 'end', text=addr, values=[hex_data, ascii_representation])

def change_display_format(new_format):
    display_format_var.set(new_format)
    update_memory_display()

# Set up the GUI
root = tk.Tk()
root.title("Memory Reader for APM32F411VC TinyBoard")
root.rowconfigure(1, weight=1)
root.columnconfigure(0, weight=1)

frame = ttk.Frame(root, padding="10")
frame.grid(row=0, column=0, sticky=(tk.W, tk.E, tk.N, tk.S))
frame.columnconfigure(1, weight=1)

# Device selection combobox
device_label = ttk.Label(frame, text="DAPlink Device:")
device_label.grid(row=0, column=0, sticky=tk.W)
device_cb = ttk.Combobox(frame, width=10, postcommand=update_device_list)
device_cb.grid(row=0, column=1, sticky=(tk.W, tk.E))

# 启动便获取一次支持的设备列表,
update_device_list()

# Address input entry with default placeholder text
address_label = ttk.Label(frame, text="Address (hex):")
address_label.grid(row=1, column=0, sticky=tk.W)
address_entry = ttk.Entry(frame, width=10)
address_entry.insert(0, "08000000")
# address_entry.grid(row=1, column=1, sticky=(tk.W, tk.E))

address_entry.grid(row=1, column=1, sticky=(tk.W, tk.E))

# Size input entry with default placeholder text
size_label = ttk.Label(frame, text="Size (hex):")
size_label.grid(row=1, column=2, sticky=tk.W)
size_entry = ttk.Entry(frame, width=10)
size_entry.insert(0, "1000")
size_entry.grid(row=1, column=3, sticky=(tk.W, tk.E))

# Read memory button
read_button = ttk.Button(frame, text="Read Memory", command=read_memory)
read_button.grid(row=1,  column=4, columnspan=2)

# Output label for messages
frame.rowconfigure(2, minsize=10)
frame.rowconfigure(4, minsize=10)

output_label = ttk.Label(frame, text="",anchor="e")
output_label.grid(row=3, column=0,sticky="we", columnspan=10)

# Save memory to file button
save_button = ttk.Button(frame, text="Save as", command=save_memory_to_file)
save_button.grid(row=1, column=7, columnspan=2, sticky=(tk.E, tk.W))

# Display format buttons
display_format_var = tk.StringVar(value='byte')
formats_frame = ttk.Frame(frame)
formats_frame.grid(row=5, column=0 , columnspan=20,sticky="e")
byte_btn = ttk.Button(formats_frame, text="Byte View", command=lambda: change_display_format('byte'))
byte_btn.pack(side=tk.LEFT, padx=5)
halfword_btn = ttk.Button(formats_frame, text="Halfword View", command=lambda: change_display_format('halfword'))
halfword_btn.pack(side=tk.LEFT, padx=5)
word_btn = ttk.Button(formats_frame, text="Word View", command=lambda: change_display_format('word'))
word_btn.pack(side=tk.LEFT, padx=5)

# Treeview widget for memory display with an extra ASCII column
memory_tree = ttk.Treeview(root, columns=('data', 'ascii'), show='tree headings')
memory_tree.heading('data', text='Data (Hexadecimal)')
memory_tree.heading('ascii', text='ASCII')
memory_tree.column('data', width=300, stretch=True)
memory_tree.column('ascii', width=150, stretch=True)
memory_tree.grid(row=1, column=0, sticky=(tk.W, tk.E, tk.N, tk.S))

# Make sure the data is displayed in a monospaced font
style = ttk.Style()
style.configure('Treeview', font=('Courier', 10))

# Scrollbar for the Treeview widget
scrollbar = ttk.Scrollbar(root, orient='vertical', command=memory_tree.yview)
scrollbar.grid(row=1, column=1, sticky=(tk.N, tk.S))
memory_tree.configure(yscrollcommand=scrollbar.set)


4 运行效果

完成以上代码后,我们点击运行。

读取并保存:

读取并保存.gif

读取GPIOE的寄存器:

读取GPIOE.gif



5 总结

这个程序也是心血来潮,一边学习一边完成的,里面少考虑了很多异常情况或者需求:

1. 支持的芯片读取区域的校验,超越区域需要保持;
2. 保存成hex、s19等文件;
3. 支持芯片选型。

代码在这里 APM32F411_python_pyocd_read_Memory.zip (2.85 KB)

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21小跑堂 打赏了 50.00 元 2023-12-08
理由:恭喜通过原创审核!期待您更多的原创作品~

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kai迪皮 2023-12-10 12:18 回复TA
@21小跑堂 :感谢支持 
21小跑堂 2023-12-8 18:57 回复TA
不停止探索的脚步,再次玩点不一样,参考优秀的设计原型,以Python实现单片机内存的读取和保存。 
susutata| | 2023-12-1 11:10 | 显示全部楼层
学习学习

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kai迪皮 2023-12-2 20:02 回复TA
感谢支持 
地球十强666| | 2023-12-2 23:08 | 显示全部楼层
厉害厉害

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kai迪皮 2023-12-4 09:34 回复TA
感谢支持 
chenjun89| | 2023-12-8 19:35 | 显示全部楼层
这个想法不错,空了试试。

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闻则123| | 2023-12-11 13:50 | 显示全部楼层
厉害厉害,感谢楼主分享

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weifeng90| | 2023-12-11 22:18 | 显示全部楼层
不错,第一次见这样应用的。

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kai迪皮 2023-12-13 16:53 回复TA
感谢支持 
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