简介：本文详细介绍了如何使用Keil MDK和Segger J-Link仿真器针对新唐科技N32905 ARM926EJ处理器进行嵌入式系统开发和调试。内容涵盖工程配置、应用程序编写、仿真器连接和故障排查。为开发者提供了从创建工程到调试程序的全过程指导。
1. N32905处理器介绍和应用领域
1.1 N32905处理器概述
N32905处理器是一款高性能的32位通用微处理器，广泛应用于工业控制、智能家居、物联网以及嵌入式系统等众多领域。其集成了丰富的外设接口和先进的低功耗技术，能够提供优异的性能和高效的能源管理。此款处理器的设计理念源于高性能计算需求，同时兼顾系统的低功耗运行，使其在追求能效比的现代智能设备中显得尤为重要。
1.2 N32905处理器的主要特性
N32905处理器的特色包括： - 高速CPU内核，主频可达100 MHz； - 优化的指令集，执行效率高； - 多种电源管理功能，可有效降低运行时的能耗； - 集成多达256KB的Flash存储器，以及高达64KB的SRAM； - 支持丰富的外设接口，如I2C, SPI, UART, CAN等； - 内置看门狗定时器、实时时钟（RTC）等安全保障机制。
1.3 N32905处理器的应用领域
由于N32905处理器的高性能和丰富的外设接口，它在多个行业领域展现出了广泛的应用潜力：
工业自动化： 作为智能控制器，在制造过程中用于数据采集、监控与控制。
智能家居系统： 作为家庭自动化的核心，进行环境监测、远程控制及智能设备间的通信。
物联网应用： 在IoT设备中用于数据采集、处理和无线通信。
嵌入式系统开发： 适用于需要定制化硬件控制和软件处理的特定应用场景。
随着智能设备的不断涌现和物联网技术的快速发展，N32905处理器凭借其技术优势，在以上提到的应用领域中扮演着越来越重要的角色。接下来的章节将详细介绍此处理器在具体开发环境中的配置和应用。
2. ```
第二章：Keil MDK开发环境特性
2.1 Keil MDK开发环境简介
Keil MDK，全名为Keil Microcontroller Development Kit，是由Keil Elektronik GmbH公司开发的一款集成开发环境（IDE），专为嵌入式系统设计，特别是针对基于ARM处理器的应用。该工具集成了诸多功能，如项目管理、代码编辑、编译、链接、调试等，非常适用于实时应用开发。
Keil MDK凭借其丰富的硬件支持、强大的调试器和高性能的ARM编译器Cortex-M系列，成为了全球广泛使用的一种嵌入式软件开发工具。它提供了对ARM7、Cortex-M0、Cortex-M0+、Cortex-M1、Cortex-M3、Cortex-M4、Cortex-M7、Cortex-M23和Cortex-M33等核心的支持。使用Keil MDK，开发者可以进行快速的开发流程，从设计、编程、调试到测试。
2.2 Keil MDK开发环境的安装和配置
2.2.1 安装前的准备工作
安装Keil MDK之前，需确保计算机满足以下系统要求： - 支持的操作系统：Windows 7, Windows 10等。 - 推荐的处理器性能，至少为Intel Core i3级别或以上。 - 建议至少4GB的RAM。 - 至少10GB的硬盘空间用于安装软件和项目数据。
2.2.2 安装步骤
安装过程如下： 1. 从Keil的官方网站下载最新版的MDK安装包。 2. 双击下载的安装文件，启动安装向导。 3. 按照向导提示，选择安装路径并接受许可协议。 4. 在安装选项中，可以选择需要安装的组件，包括不同的MCU设备支持包等。 5. 完成安装后，重启计算机以确保系统正确加载所有驱动和组件。
2.2.3 配置开发环境
Keil MDK的配置主要包括： - 安装设备对应的器件支持包（Device Family Packs）； - 配置工程的编译器和链接器选项； - 设置仿真器或调试器路径； - 导入或创建工程模板。
2.3 Keil MDK开发环境的主要功能和特点
2.3.1 项目管理
Keil MDK通过项目管理器（uVision Project Manager）提供了一个集成的开发环境，可以管理多个源文件、库和应用程序设置。这使得组织复杂项目变得十分便利。
2.3.2 代码编辑和分析
Keil提供了代码编辑器和语法高亮功能，可以识别不同编程语言的关键字、字符串、注释等。它还包括代码自动完成、代码折叠、书签等辅助功能，帮助开发者提高编码效率。
2.3.3 编译器和链接器
Keil MDK包含优化的ARM编译器，可为基于ARM核心的微控制器生成高效代码。它也提供了链接器（Linker），可以将编译后的多个模块组合成最终的可执行文件。
2.3.4 调试功能
调试器是Keil MDK的核心部分，支持源代码级调试和实时仿真。它允许开发者查看和修改内存和寄存器、设置断点和监视点，并查看变量和调用堆栈。
2.3.5 性能分析工具
Keil MDK提供了性能分析工具（如Instruction Trace、System Analyzer等），这些工具能够帮助开发者分析程序运行时的性能瓶颈。
2.3.6 软件包和组件库
Keil MDK支持广泛的软件包和组件库，如CMSIS、TCP/IP协议栈等，开发者可方便地集成和使用这些预构建的模块。
2.3.7 支持硬件调试器
Keil MDK支持多种硬件调试器，包括Keil ULINKpro、Keil ULINK2、ST-Link、J-Link等。通过这些调试器，开发者可以进行硬件在环调试和性能分析。
2.3.8 丰富的文档和示例代码
Keil提供详细的用户手册、在线帮助和示例代码。这些资源对于新手学习和现有用户的进一步开发都是十分宝贵的资源。
2.3.9 版本控制和团队协作支持
Keil MDK集成了版本控制系统，支持Subversion和Git等主流版本控制工具。这使得团队协作和版本管理变得简单易行。
# 3. Segger J-Link仿真器的功能和使用方法
## 3.1 Segger J-Link仿真器概述
Segger J-Link是行业广泛认可的高性能仿真器，它支持多种微控制器和处理器，包括ARM Cortex-M系列、ARM7/9、AVR、RISC-V等。J-Link仿真器以其快速的下载速度、稳定的连接和丰富的调试功能受到开发者的青睐。使用J-Link，开发者能够实现高效的代码调试、内存查看、寄存器修改、断点设置等调试任务。
### 特性优势
J-Link仿真器的主要优势在于其性能。它支持高达480 Mbps的全速USB 2.0接口，确保了高速通信。同时，J-Link软件支持灵活的调试协议，可与各种IDE无缝配合，如Keil MDK、IAR Embedded Workbench、Eclipse等。此外，J-Link还提供免费的J-Flash闪存编程器，用于烧录应用程序到目标微控制器。
## 3.2 Segger J-Link仿真器的主要功能
### 多核调试支持
J-Link支持多核调试功能，它可以在同一时间对多个核心进行调试。对于具有多核处理器的系统，这是一项非常重要的功能，因为它允许开发者同时监控和控制多个核心的执行。
### 调试接口多样性
J-Link提供多种调试接口，包括JTAG、SWD、SWV等。它甚至支持一些专有接口，如J-Link Pro的Cortex-RTT调试功能，为实时跟踪输出提供了便利。开发者可以根据不同的硬件选择合适的接口进行调试。
### 内存和寄存器访问
开发者可以使用J-Link直接访问和修改目标设备的内存和寄存器内容。这对于进行底层调试和分析程序行为非常有用。
### 兼容性
J-Link仿真器广泛兼容各种微控制器厂商的芯片，包括但不限于ST、NXP、TI、Atmel等，这为使用不同硬件平台的开发者提供了便利。
## 3.3 Segger J-Link仿真器的安装和配置
### 安装步骤
1. 访问Segger官网下载最新版本的J-Link驱动和软件。
2. 插入J-Link到电脑的USB端口，等待电脑自动安装驱动。
3. 启动J-Link软件，并根据提示完成安装。
4. 确认安装成功后，可以在电脑的设备管理器中查看到J-Link设备。
### 配置说明
1. 打开J-Link软件，进入到J-Link配置界面。
2. 在设备下拉菜单中选择对应的微控制器型号。
3. 确定适当的接口类型（比如SWD或JTAG）。
4. 如有需要，调整目标板上的电源设置，例如电压和电流限制。
## 3.4 Segger J-Link仿真器的使用方法
### 下载和运行程序
1. 在Keil MDK或其他IDE中编译项目，生成可执行文件。
2. 打开J-Link软件，选择“Download”选项。
3. 浏览并选择编译好的可执行文件。
4. 点击“Start Download”按钮，程序将被下载到目标微控制器上。
5. 点击“Start”按钮，程序开始运行。
### 调试过程
1. 使用Keil MDK或其他支持J-Link的IDE打开一个项目。
2. 将J-Link仿真器连接到目标微控制器，并连接到电脑。
3. 在IDE中设置J-Link作为调试器，并开始调试会话。
4. 使用IDE提供的调试工具，如断点、单步执行、变量查看等进行调试。
### 断点和步进操作
1. 在代码编辑界面设置断点，通过双击行号或点击工具栏上的断点图标来实现。
2. 开始调试，程序将执行至断点处暂停。
3. 使用步进功能执行单步操作，包括步进入、步跳出、步过等。
```mermaid
flowchart LR
A[开始调试会话] --> B[下载并运行程序]
B --> C[设置断点]
C --> D[执行到断点]
D --> E[步进操作]
E --> F[查看变量和寄存器]
F --> G[继续执行或重复步骤]
变量和寄存器查看
在J-Link与IDE连接的调试过程中，开发者可以实时查看和修改变量的值。在变量窗口中，右键点击变量可以选择“Add to watch”添加到监视窗口，或者直接双击变量修改值。寄存器视图提供类似的功能，允许开发者查看和修改特定寄存器的值。
以上是Segger J-Link仿真器的概述、主要功能、安装与配置以及使用方法的详细介绍。通过对这些方面的深入了解，开发者可以更加高效地利用J-Link进行嵌入式系统的开发和调试工作。
4. N32905工程配置步骤
N32905工程的配置是将处理器融入到一个实际项目中的第一步，它包含了创建新项目、配置编译和调试选项等一系列步骤。本章将详细介绍如何一步步设置N32905工程，以确保它能够正确地编译、调试以及下载到目标硬件上。
4.1 新建N32905工程
新建一个工程是开发过程的第一步。对于N32905处理器，我们通常会使用Keil MDK作为开发环境，因此新建工程的步骤如下：
打开Keil uVision软件。
在菜单栏中选择"Project" > "New uVision Project..."。
在弹出的对话框中，选择一个位置保存你的项目，并为项目命名。
选择处理器型号。在这里，我们选择N32905。
点击“Save”保存新建的项目，并进入下一步。
4.2 配置N32905工程的编译选项
一旦工程创建完成，接下来就要配置编译选项。编译选项决定了编译器如何将源代码转换成机器代码。
4.2.1 添加启动文件和库文件
启动文件通常包含处理器的初始化代码，而库文件则包含了各种预定义的函数。具体步骤如下：
在项目视图中，右键点击"Target 1"，选择"Options for Target..."。
在弹出的对话框中，切换到"Target"选项卡，设置系统时钟频率。
转到"Output"选项卡，在"Create HEX File"前打勾，以生成下载到处理器中的.hex文件。
切换到"C/C++"选项卡，在"Include Paths"中添加包含头文件的路径。
点击"OK"保存设置。
4.2.2 配置编译器优化选项
编译器优化选项能够影响到编译后代码的执行效率和大小。通常情况下，选择"Optimization"为"Level 3"以取得比较好的性能和代码大小的平衡。
4.3 配置N32905工程的调试选项
调试选项配置是确保我们能够有效地进行程序调试的关键步骤。
在工程的右键菜单中选择"Options for Target..."，进入调试配置界面。
在"Debug"选项卡中，选择"Use: Segger J-Link Debugger"。
通过"Settings"按钮进行具体调试器的设置，如JTAG速度、端口等。
4.4 配置N32905工程的下载选项
最后，需要配置如何将编译后的程序下载到N32905处理器中。
在"Target"选项卡中，设置"Flash Download"为"Flash Download"复选框。
在"Flash"选项卡中，根据实际情况设置Flash的参数，如起始地址、大小等。
在本章中，通过详细介绍工程配置的各个步骤，为开发人员提供了一个清晰的向导，帮助他们理解并应用这些设置。下一章将具体介绍如何将启动代码和库文件正确导入到N32905工程中，为编写应用程序打下坚实的基础。
5. 启动代码和库文件导入
5.1 启动代码的作用和配置方法
启动代码（Boot Code）是微控制器在上电或复位后首先执行的一段代码，它的主要职责是初始化系统环境，为应用程序的运行搭建一个稳定和可靠的平台。通常，启动代码会进行如下操作：
初始化堆栈指针（Stack Pointer）。
配置系统时钟，设置CPU频率。
初始化系统内存，包括DRAM。
配置中断向量表。
设置必要的外设，如GPIO。
跳转到主应用程序的入口点。
为了确保启动代码的正确配置，开发者需要遵循以下步骤：
确定启动代码模板 ：通常厂商会提供针对特定微控制器的启动代码模板。N32905处理器也不例外，开发者需要下载并使用这些模板。
配置启动代码中的中断向量表 ：根据实际应用需求，将中断服务程序的入口地址正确填入中断向量表。
时钟配置 ：正确配置时钟系统，包括时钟源选择、时钟分频等，以确保系统时钟符合应用程序的需求。
内存初始化 ：如果使用内部或外部内存，需要正确配置相关参数。
外设初始化 ：根据需要，对如UART、SPI、I2C等外设进行初始化。
下面是一个简化的启动代码示例，用于N32905处理器：
// 伪代码，仅供参考
void SystemInit(void) {
// 初始化堆栈指针
// StackPointer = ...
// 设置CPU频率
// SetCPUFrequency(...);
// 初始化系统内存
// InitializeMemory(...);
// 配置中断向量表
// ConfigureInterruptVectors(...);
// 设置外设配置
// PeripheralInit(...);
}
int main(void) {
// 启动代码完成后的应用程序入口
SystemInit(); // 调用系统初始化函数
// 应用程序代码
// ...
return 0;
}
在实际开发过程中，启动代码的配置可能会更加复杂，开发者需要结合N32905的具体技术手册进行详细的配置。配置完成的启动代码需要与主应用程序代码一起编译，并确保在实际硬件上能够正确运行。
5.2 N32905的库文件介绍和配置
N32905处理器的库文件包含了用于该处理器的软件开发包（Software Development Kit, SDK），这些库文件通常包含硬件抽象层（HAL）函数、中间件库以及一些针对特定外设的驱动程序。库文件的主要作用是简化开发者的编程工作，使得开发者可以不需要深入了解硬件的具体细节，就能够实现外设的初始化和控制。
为了在Keil MDK中使用这些库文件，开发者需要执行以下步骤：
下载N32905 SDK ：访问N32905处理器的官方网站或相关资源，下载最新版本的SDK。
导入库文件 ：在Keil MDK中创建一个新的工程后，导入SDK中的库文件和示例代码。
配置工程 ：在Keil MDK的工程设置中，配置库文件路径，并在“Manage Run-Time Environment”中启用所需的库和中间件。
确认依赖关系 ：确保工程中已经包含了所有必要的依赖项和头文件路径。
编译工程 ：尝试编译工程，解决可能出现的编译错误和警告。
下面是一个导入库文件并配置工程的示例流程：
flowchart LR
A[开始导入库文件] --> B[下载N32905 SDK]
B --> C[在Keil MDK中创建新工程]
C --> D[导入SDK库文件和示例代码]
D --> E[配置工程：库文件路径和Run-Time Environment]
E --> F[确认依赖关系和头文件路径]
F --> G[编译工程]
G --> |解决编译错误| F
G --> |成功编译| H[结束导入库文件]
mermaid
5.3 启动代码和库文件的导入方法
导入启动代码和库文件是建立工程时的关键步骤。以下是具体的导入方法：
启动代码的导入 ：
打开Keil MDK。
创建一个新的工程，选择N32905处理器作为目标设备。
将启动代码模板添加到工程中，通常这会是一个汇编文件（.s）和一个C文件（.c）。
设置工程的启动文件路径，确保编译器能够找到这些文件。
库文件的导入 ：
在工程文件管理器中，找到“Target”文件夹，右键点击“Source Group 1”选择“Add Existing Files to Group ‘Source Group 1’…”。
在弹出的窗口中，导航到下载的SDK路径，选择需要的库文件和示例代码文件，点击“Add”。
确保所有文件被正确添加到工程中，并且没有路径或文件缺失的问题。
配置工程 ：
在工程的属性设置中，找到“Target”选项卡下的“Target”设置。
确保处理器选项与N32905的配置相匹配，并设置正确的时钟配置。
在“C/C++”选项卡下，添加库文件所在的文件夹路径到“Include Paths”中。
在“Output”选项卡下，检查“Create HEX File”和“Create Debug Info”是否勾选，以确保编译生成所需的输出文件。
在完成以上步骤后，工程配置应该能够支持启动代码和库文件的正确导入，从而为后续的开发工作打下良好的基础。接下来，开发者可以开始编写应用程序代码，并进行编译、下载以及调试工作。
6. 应用程序编写示例及硬件调试过程
6.1 编写UART发送应用程序示例
在本节中，我们将通过编写一个简单的UART发送应用程序示例来演示如何利用N32905处理器的串行通信能力。此示例将通过UART发送一个字符串到串口调试助手。
首先，确保在Keil MDK中创建了新的N32905工程，并且已经包含了必要的库文件和启动代码。接下来，我们可以添加以下代码到我们的主文件中：
#include "N32905.h" // 引入N32905处理器的头文件
// 初始化UART
void UART_Init(void) {
// 配置波特率、字长、停止位和校验位等参数
// ...
}
// UART发送字符串函数
void UART_SendString(char *str) {
while (*str) {
// 发送一个字符
// ...
// 等待发送完成
// ...
str++;
}
}
int main(void) {
UART_Init(); // 初始化UART配置
UART_SendString("Hello, UART!\n"); // 发送字符串
while (1) {
// 主循环，可以根据需要添加其他任务
}
}
请注意，上面的代码示例中省略了具体的UART配置细节，实际代码中需要根据N32905的硬件手册来设置相应的寄存器。
6.2 硬件调试前的准备工作
在进行硬件调试之前，需要确保以下准备工作已经完成：
确认N32905处理器的开发板已经连接到电脑并且被正确识别。
确保已安装好Segger J-Link驱动和软件，并能够正常连接到开发板。
打开Keil MDK，加载我们之前创建的N32905工程，并构建工程，生成可下载的二进制文件。
6.3 硬件调试过程
现在我们开始硬件调试过程：
打开Segger J-Link软件，连接到开发板。
在Segger J-Link中配置好正确的处理器型号和目标频率。
使用Keil MDK中的调试按钮开始调试会话。
将生成的二进制文件下载到开发板。
使用调试按钮如“开始/继续”来运行程序。
调试过程中，我们可以通过观察串口输出来验证我们的UART发送程序是否按预期工作。如果一切正常，我们将在串口调试助手中看到发送的"Hello, UART!"字符串。
6.4 故障排查技巧和方法
调试过程中，如果遇到程序无法按预期运行的情况，可以采用以下故障排查技巧：
检查硬件连接是否正确和稳固，包括J-Link仿真器和开发板之间的连接。
确保下载到开发板中的程序是最新版本，有时需要重新下载程序。
使用Keil MDK的调试功能，如单步执行、设置断点等来跟踪程序的运行。
观察开发板上的指示灯或LCD显示来判断程序运行状态。
查阅N32905处理器的文档和硬件手册，确认所有硬件相关的配置是否正确。
在故障排查过程中，耐心和细致的观察是不可或缺的。很多时候，问题可能出在一些意想不到的小地方，比如电源供给不足或者程序中的某一行代码。
————————————————
版权声明：本文为博主原创文章，遵循 CC 4.0 BY-SA 版权协议，转载请附上原文出处链接和本声明。
原文链接：https://blog.csdn.net/weixin_42124497/article/details/148178852
|
楼主
标题置顶
标题高亮
