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ITM机制浅析

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sunmeat|  楼主 | 2014-9-26 19:32 | 只看该作者 |只看大图 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
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。
沙发
sunmeat|  楼主 | 2014-9-26 19:37 | 只看该作者
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?

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板凳
sunmeat|  楼主 | 2014-9-26 19:38 | 只看该作者
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 <stdio.h>
int main()
{
        //硬件初始化
        //....
        printf("hello, world");
        for(;;);
}

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地板
sunmeat|  楼主 | 2014-9-26 19:38 | 只看该作者
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。

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5
sunmeat|  楼主 | 2014-9-26 19:38 | 只看该作者
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。

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6
sunmeat|  楼主 | 2014-9-26 19:39 | 只看该作者
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。

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7
sunmeat|  楼主 | 2014-9-26 19:41 | 只看该作者
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。

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8
sunmeat|  楼主 | 2014-9-26 19:41 | 只看该作者
#include <stdio.h>
#define ITM_Port8(n) (*((volatile unsigned char *)(0xE0000000+4*n)))
#define ITM_Port16(n) (*((volatile unsigned short*)(0xE0000000+4*n)))
#define ITM_Port32(n) (*((volatile unsigned long *)(0xE0000000+4*n)))
#define DEMCR (*((volatile unsigned long *)(0xE000EDFC)))
#define TRCENA 0x01000000
struct __FILE { int handle; /* Add whatever you need here */ };
    FILE __stdout;
    FILE __stdin;
int fputc(int ch, FILE *f)
{
    if (DEMCR & TRCENA)
    {
        while (ITM_Port32(0) == 0);
        ITM_Port8(0) = ch;
    }
    return(ch);
}

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9
sunmeat|  楼主 | 2014-9-26 19:43 | 只看该作者
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 GD32DBG.ini
/******************************************************************************/
/* STM32DBG.INI: STM32 Debugger Initialization File */
/******************************************************************************/
// <<< Use Configuration Wizard in Context Menu >>> //
/******************************************************************************/
/* This file is part of the uVision/ARM development tools. */
/* Copyright (c) 2005-2007 Keil Software. All rights reserved. */
/* This software may only be used under the terms of a valid, current, */
/* end user licence from KEIL for a compatible version of KEIL software */
/* development tools. Nothing else gives you the right to use this software. */
/******************************************************************************/
FUNC void DebugSetup (void) {
// <h> Debug MCU Configuration
// <o1.0> DBG_SLEEP <i> Debug Sleep Mode
// <o1.1> DBG_STOP <i> Debug Stop Mode
// <o1.2> DBG_STANDBY <i> Debug Standby Mode
// <o1.5> TRACE_IOEN <i> Trace I/O Enable
// <o1.6..7> TRACE_MODE <i> Trace Mode
// <0=> Asynchronous
// <1=> Synchronous: TRACEDATA Size 1
// <2=> Synchronous: TRACEDATA Size 2
// <3=> Synchronous: TRACEDATA Size 4
// <o1.8> DBG_IWDG_STOP <i> Independant Watchdog Stopped when Core is halted
// <o1.9> DBG_WWDG_STOP <i> Window Watchdog Stopped when Core is halted
// <o1.10> DBG_TIM1_STOP <i> Timer 1 Stopped when Core is halted
// <o1.11> DBG_TIM2_STOP <i> Timer 2 Stopped when Core is halted
// <o1.12> DBG_TIM3_STOP <i> Timer 3 Stopped when Core is halted
// <o1.13> DBG_TIM4_STOP <i> Timer 4 Stopped when Core is halted
// <o1.14> DBG_CAN_STOP <i> CAN Stopped when Core is halted
// </h>
_WDWORD(0xE0042004, 0x00000027); // DBGMCU_CR
_WDWORD(0xE000ED08, 0x20000000); // Setup Vector Table Offset Register
}
DebugSetup(); // Debugger Setup

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10
sunmeat|  楼主 | 2014-9-26 19:45 | 只看该作者
这里对上面的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。

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11
sunmeat|  楼主 | 2014-9-26 19:55 | 只看该作者
打开MDK工程,按照下图修改。  ITM仅支持SWD接口,选择SWD接口

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12
sunmeat|  楼主 | 2014-9-26 19:59 | 只看该作者
1). 这里的CoreClock是108M,因为笔者使用的是GD32F103这款芯片,并且时钟配置为108M,所以这里填入108M,即需要跟实际情况保持一致。
2). 最后一定要将 0处打勾,并将其他bit位上的勾去掉,最好与此图保持一致,除CoreClock外。

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13
sunmeat|  楼主 | 2014-9-26 20:38 | 只看该作者
导入.ini文件

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14
le062| | 2014-9-27 20:18 | 只看该作者
完了吗?lz请继续呀

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15
HORSE7812| | 2014-9-28 08:59 | 只看该作者
高大上的东西

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16
sunmeat|  楼主 | 2014-9-28 10:34 | 只看该作者
le062 发表于 2014-9-27 20:18
完了吗?lz请继续呀

完了,但是结果有一点点出入,正在解决ing

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17
sunmeat|  楼主 | 2014-9-28 10:34 | 只看该作者
HORSE7812 发表于 2014-9-28 08:59
高大上的东西

:lol这个确实高达上

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wx85105157| | 2014-10-7 09:08 | 只看该作者
现在弄好了么?

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19
sunmeat|  楼主 | 2014-10-12 17:09 | 只看该作者
wx85105157 发表于 2014-10-7 09:08
现在弄好了么?

输出乱码,一直解决不掉

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20
伍师傅32| | 2016-1-7 16:14 | 只看该作者
sunmeat 发表于 2014-10-12 17:09
输出乱码,一直解决不掉

也是出现乱码,不知道是什么情况?

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