 第十九章 USMART调试组件实验
1.硬件平台：正点原子探索者STM32F407开发板2.软件平台：MDK5.13.固件库版本：V1.4.0
本章，我们将向大家介绍一个十分重要的辅助调试工具：USMART调试组件。该组件由ALIENTEK 开发提供，功能类似linux的shell（RTT的finsh也属于此类）。USMART最主要的功能就是通过串口调用单片机里面的函数，并执行，对我们调试代码是很有帮助的。本章分为如下几个部分： 19.1 USMART调试组件简介 19.2 硬件设计 19.3 软件设计 19.4 下载验证
19.1 USMART调试组件简介USMART是由ALIENTEK开发的一个灵巧的串口调试互交组件，通过它你可以通过串口助手调用程序里面的任何函数，并执行。因此，你可以随意更改函数的输入参数（支持数字（10/16进制，支持负数)、字符串、函数入口地址等作为参数），单个函数最多支持10个输入参数，并支持函数返回值显示，目前最新版本为V3.2。 USMART的特点如下： 1， 可以调用绝大部分用户直接编写的函数。 2， 资源占用极少（最少情况：FLASH:4K；SRAM:72B）。 3， 支持参数类型多（数字（包含10/16进制，支持负数）、字符串、函数指针等）。 4， 支持函数返回值显示。 5， 支持参数及返回值格式设置。 6， 支持函数执行时间计算（V3.1版本新特性）。 7， 使用方便。 有了USMART，你可以轻易的修改函数参数、查看函数运行结果，从而快速解决问题。比如你调试一个摄像头模块，需要修改其中的几个参数来得到最佳的效果，普通的做法：写函数à修改参数à下载à看结果à不满意à修改参数à下载à看结果à不满意….不停的循环，直到满意为止。这样做很麻烦不说，单片机也是有寿命的啊，老这样不停的刷，很折寿的。而利用USMART，则只需要在串口调试助手里面输入函数及参数，然后直接串口发送给单片机，就执行了一次参数调整，不满意的话，你在串口调试助手修改参数在发送就可以了，直到你满意为止。这样，修改参数十分方便，不需要编译、不需要下载、不会让单片机折寿。 USMART支持的参数类型基本满足任何调试了，支持的类型有：10或者16进制数字、字符串指针（如果该参数是用作参数返回的话，可能会有问题！）、函数指针等。因此绝大部分函数，可以直接被USMART调用，对于不能直接调用的，你只需要重写一个函数，把影响调用的参数去掉即可，这个重写后的函数，即可以被USMART调用了。 USMART的实现流程简单概括就是：第一步，添加需要调用的函数（在usmart_config.c里面的usmart_nametab数组里面添加）；第二步，初始化串口；第三步，初始化USMART（通过usmart_init函数实现）；第四步，轮询usmart_scan函数，处理串口数据。 经过以上简单介绍，我们对USMART有了个大概了解，接下来我们来简单介绍下USMART组件的移植。 USMART组件总共包含6文件如图19.1.1所示： 
图19.1.1 USMART组件代码 其中redeme.txt是一个说明文件，不参与编译。其他五个文件，usmart.c负责与外部互交等。usmat_str.c主要负责命令和参数解析。usmart_config.c主要由用户添加需要由usmart管理的函数。 usmart.h和usmart_str.h是两个头文件，其中usmart.h里面含有几个用户配置宏定义，可以用来配置usmart的功能及总参数长度(直接和SRAM占用挂钩)、是否使能定时器扫描、是否使用读写函数等。 USMART的移植，只需要实现5个函数。其中4个函数都在usmart.c里面，另外一个是串口接收函数，必须由用户自己实现，用于接收串口发送过来的数据。 第一个函数，串口接收函数。该函数，我们是通过SYSTEM文件夹默认的串口接收来实现的，该函数在5.3.1节有介绍过，我们这里就不列出来了。SYSTEM文件夹里面的串口接收函数，最大可以一次接收200字节，用于从串口接收函数名和参数等。大家如果在其他平台移植，请参考SYSTEM文件夹串口接收的实现方式进行移植。 第二个是void usmart_init(void)函数，该函数的实现代码如下： //初始化串口控制器 //sysclk:系统时钟（Mhz） void usmart_init(u8 sysclk) { #if USMART_ENTIMX_SCAN==1 Timer4_Init(1000,(u32)sysclk*100-1); //分频,时钟为10K ,100ms中断一次,注意,计数频 //率必须为10Khz,以和runtime单位(0.1ms)同步. #endif usmart_dev.sptype=1; //十六进制显示参数 } 该函数有一个参数sysclk，就是用于定时器初始化。另外USMART_ENTIMX_SCAN是在usmart.h里面定义的一个是否使能定时器中断扫描的宏定义。如果为1，就初始化定时器中断，并在中断里面调用usmart_scan函数。如果为0，那么需要用户需要自行间隔一定时间（100ms左右为宜）调用一次usmart_scan函数，以实现串口数据处理。注意：如果要使用函数执行时间统计功能（runtime 1），则必须设置USMART_ENTIMX_SCAN为1。另外，为了让统计时间精确到0.1ms，定时器的计数时钟频率必须设置为10Khz，否则时间就不是0.1ms了。 第三和第四个函数仅用于服务USMART的函数执行时间统计功能（串口指令：runtime 1），分别是：usmart_reset_runtime和usmart_get_runtime，这两个函数代码如下： //复位runtime //需要根据所移植到的MCU的定时器参数进行修改 void usmart_reset_runtime(void) { TIM_ClearFlag(TIM4,TIM_FLAG_Update);//清除中断标志位 TIM_SetAutoreload(TIM4,0XFFFF);//将重装载值设置到最大 TIM_SetCounter(TIM4,0); //清空定时器的CNT usmart_dev.runtime=0; } //获得runtime时间 //返回值:执行时间,单位:0.1ms,最大延时时间为定时器CNT值的2倍*0.1ms //需要根据所移植到的MCU的定时器参数进行修改 u32 usmart_get_runtime(void) { if(TIM_GetFlagStatus(TIM4,TIM_FLAG_Update)==SET)//在运行期间,产生了定时器溢出 { usmart_dev.runtime+=0XFFFF; } usmart_dev.runtime+=TIM_GetCounter(TIM4); return usmart_dev.runtime; //返回计数值 } 这里我们利用定时器4来做执行时间计算，usmart_reset_runtime函数在每次USMART调用函数之前执行，清除计数器，然后在函数执行完之后，调用usmart_get_runtime获取整个函数的运行时间。由于usmart调用的函数，都是在中断里面执行的，所以我们不太方便再用定时器的中断功能来实现定时器溢出统计，因此，USMART的函数执行时间统计功能，最多可以统计定时器溢出1次的时间，对STM32F4的定时器4，该定时器是16位的，最大计数是65535，而由于我们定时器设置的是0.1ms一个计时周期（10Khz），所以最长计时时间是：65535*2*0.1ms=13.1秒。也就是说，如果函数执行时间超过13.1秒，那么计时将不准确。 最后一个是usmart_scan函数，该函数用于执行usmart扫描，该函数需要得到两个参量，第一个是从串口接收到的数组（USART_RX_BUF），第二个是串口接收状态（USART_RX_STA）。接收状态包括接收到的数组大小，以及接收是否完成。该函数代码如下： //usmart扫描函数 //通过调用该函数,实现usmart的各个控制.该函数需要每隔一定时间被调用一次 //以及时执行从串口发过来的各个函数. //本函数可以在中断里面调用,从而实现自动管理. //非ALIENTEK开发板用户,则USART_RX_STA和USART_RX_BUF[]需要用户自己实现 void usmart_scan(void) { u8 sta,len; if(USART_RX_STA&0x8000) //串口接收完成？ { len=USART_RX_STA&0x3fff; //得到此次接收到的数据长度 USART_RX_BUF[len]='\0'; //在末尾加入结束符. sta=usmart_dev.cmd_rec(USART_RX_BUF);//得到函数各个信息 if(sta==0)usmart_dev.exe(); //执行函数 else { len=usmart_sys_cmd_exe(USART_RX_BUF); if(len!=USMART_FUNCERR)sta=len; if(sta) { switch(sta) { case USMART_FUNCERR: printf("函数错误!\r\n"); break; case USMART_PARMERR: printf("参数错误!\r\n"); break; case USMART_PARMOVER: printf("参数太多!\r\n"); break; case USMART_NOFUNCFIND: printf("未找到匹配的函数!\r\n"); break; } } } USART_RX_STA=0;//状态寄存器清空 } } 该函数的执行过程：先判断串口接收是否完成（USART_RX_STA的最高位是否为1），如果完成，则取得串口接收到的数据长度（USART_RX_STA的低14位），并在末尾增加结束符，再执行解析，解析完之后清空接收标记（USART_RX_STA置零）。如果没执行完成，则直接跳过，不进行任何处理。 完成这几个函数的移植，你就可以使用USMART了。不过，需要注意的是，usmart同外部的互交，一般是通过usmart_dev结构体实现，所以usmart_init和usmart_scan的调用分别是通过：usmart_dev.init和usmart_dev.scan实现的。 下面，我们将在第十八章实验的基础上，移植USMART，并通过USMART调用一些TFTLCD的内部函数，让大家初步了解USMART的使用。
19.2 硬件设计本实验用到的硬件资源有： 1） 指示灯DS0和DS1 2） 串口 3） TFTLCD模块 这三个硬件在前面章节均有介绍，本章不再介绍。 19.3 软件设计此部分代码请下载附件学习
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