变量监视与表达式

只看该作者 · 2024-12-9 14:58

变量监视
在调试过程中，开发者常常需要监视程序中某些关键变量的值，确保它们按照预期变化。
设置方法：在调试窗口的 “Variables” 或 “Watch” 面板中，右键点击并选择 “Add Watch”，输入变量名。

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表达式监视
在调试时，可以设置复杂的表达式进行监视。例如，可以监视多个变量的和，或者某个条件是否成立。
设置方法：在 “Watch” 窗口中，添加自定义表达式，如 counter > 5，这样可以在程序执行时动态查看条件是否成立。

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示例
c
复制代码
// 监视变量，查看按键是否被正确按下
volatile uint8_t buttonState = 0;
void HAL_GPIO_EXTI_Callback(uint16_t GPIO_Pin) {
if (GPIO_Pin == GPIO_PIN_0) {
buttonState = 1; // 监视 buttonState 变量
}
}

只看该作者 · 2024-12-9 14:59

单步调试
单步调试允许开发者逐行执行代码，观察每一步的执行结果，帮助定位问题。

3.3.1 单步执行
单步执行：逐行执行程序，每次执行一条指令，便于跟踪代码执行流程。
单步跳过：跳过当前函数或代码块，直接进入下一步。
示例：在按键回调函数中设置单步调试，检查是否正确执行每一行代码。
3.3.2 调试模式
普通模式：程序运行时逐行执行并查看状态。
临时模式：在程序停止时使用 IDE 提供的变量监视功能查看系统状态。

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调试信息输出
在无法使用硬件调试时，可以通过串口（UART）、USB 或 SWD 输出调试信息，如日志或变量值。

代码示例：通过 UART 输出调试信息
c
复制代码
void UART_DebugLog(const char* message) {
HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t*)message, strlen(message), HAL_MAX_DELAY);
}
使用此函数可以将调试信息通过 UART 输出到终端或 PC。

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错误标志与异常
3.5.1 捕获硬件异常
通过调试工具，可以查看系统发生的硬件异常，如硬件断言、总线错误、内存访问错误等。
在 STM32CubeIDE 或 Keil 中可以查看 “Faults” 窗口，帮助识别和定位硬件异常。
3.5.2 调试外部设备
对于一些外部设备（如传感器、外部存储器等），可以通过外部中断和总线通信（如 SPI、I2C、UART 等）捕获数据流，并在调试时分析。

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故障排查技巧
4.1 常见问题与排查方法
1. 程序未进入预期位置
排查方法：
确保程序启动地址正确。
检查启动文件和链接脚本中的地址设置。
在主循环或关键函数中设置断点，确认程序是否按照预期执行。
2. 外设无法正常工作
排查方法：
确保外设初始化代码正确。
检查时钟设置，确保外设时钟已启用。
通过波形查看工具（如示波器）检查外设信号。
3. 内存溢出
排查方法：
检查栈和堆的大小设置。
使用 IDE 的 “Memory Usage” 面板查看内存使用情况。
启用堆栈保护功能，检测溢出。
4. 程序卡死或重启
排查方法：
检查是否发生硬件异常或看门狗复位。
启用硬件看门狗，查看系统是否重启。
查看电源稳定性和复位原因。

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硬件调试接口（SWD/JTAG）是 STM32 调试的基础，开发者可通过调试工具实现程序调试、故障排查和性能优化。
断点、单步调试、变量监视等技术能帮助开发者快速定位问题。
故障排查时需要结合调试信息、外设状态和系统日志，系统性地分析程序执行过程，定位和修复问题。