嵌入式中输出调试有几种方法?

嵌入式大杂烩 2021-07-25 21:09

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来源:strongerHuang

基于MCU的嵌入式软件开发,可能在某些情况下没有多余存储空间,从而没有在本地有效保存调试和日志信息。

这时,通过某种方式把调试(Debug)和日志(Log)信息输出就显得有意义了。

下面就来讲讲关于嵌入式开发中输出调试和日志信息的几点内容。

1标准库 printf 直接输出

在MCU嵌入式开发中,通过UART串口 printf 输出调试和日志信息的方式是最常见的一种。

在Linux、Windows这种大型系统中,使用标准C库没有问题,但在MCU这种资源有限的平台,通常使用微库。

1.使用微库配置方法
在使用的IDE中,比如 Keil 和 IAR 都需要在工程选项中进行配置才能正常使用微库。

Keil 使用微库:
Project -> Options for Target -> Target,勾选"Use MicroLIB"

IAR 使用微库:
Project -> Options for Node -> General Options -> Library Configuration,选择"Full"


额外说明一下,IAR 中使用库有四个选择:

None:无
Normal:选择常规配置的运行时库
Full:选择完整配置的运行时库
Custom:选择定制运行时库

这里关于微库以及IDE配置,可以参看我的文章:

微库和标准C库有什么区别?

Keil系列教程05_工程目标选项配置(一)

IAR系列教程06_工程节点选项配置(一)


2.重定义函数
你要输出信息,肯定要有路径才行啊,是UART,还是CAN。所以,就需要重定义函数才行。

以UART串口为例,最常见一种方式:
#include <stdio.h>
int fputc(int ch, FILE *f){ DEBUG_SendByte((uint8_t)ch);
return ch;}
int fgetc(FILE *f){ while(USART_GetFlagStatus(DEBUG_COM, USART_FLAG_RXNE) == RESET);
return (int)USART_ReceiveData(DEBUG_COM);}

当然,串口里面具体的实现方式,与你底层有关。

有以上配置,就可以直接使用 printf 函数了。

2自定义 printf 输出

有些情况下,需要指定要求输出调试或日志信息,就需要自定义输出格式。

举例1:
比如:我要设置一个 “DBUGE 开关,在开发测试阶段,我需要打开开关,产品量产后,我不需要开启调试信息输出。
#define DEBUG(Type, ...)   if(DEBUG_EN(Type)) \                           { \                             printf(__VA_ARGS__); \                           }

说明:__VA_ARGS__它是一个可变参数的宏,就是将左边宏中“...” 的内容原样抄写在右边 __VA_ARGS__ 所在的位置。

举例2:
还比如:输出日志信息,添加“时间戳”:
#define DEBUG(Type, ...)   if(DEBUG_EN(Type)) \                           { \                             printf("%s:", GetTimeStr());\                             printf(__VA_ARGS__); \                           }

更多自定义:
实际项目可能有很多需求,还比如:针对不同类型的传感器,输出日志带有“传感器编号”的日志信息。

所以说,项目需求和复杂不同,其输出调试或日志信息可能有不同的方式,具体要不要实现,还需要综合评估。

3SWO 输出

类似UART串口输出,SWO(Serial Wire Output)串行线输出也是其中的一种,但需要MCU支持SWO功能才行(目前很多MCU都支持)。

可以在线调试时,输出到IDE界面,比如:

还可以离线输出到一些工具界面,比如:

这一节的内容这里不讲述,关注公众号【嵌入式专栏,后台回复关键字【printf系列教程】查看更多细节:



4CLI调试输出信息

上面几种方式都是单纯的输出调试/日志信息,相对更高级一点的做法就是通过CLI(Command Line Interface)命令行的方式获取调试信息。


命令行相信大家不模式,做嵌入式开发的都知道,像Linux的终端就是一个命令行,只是我们这里说的命令行,相对Linux的终端来说要简单的多。但是原理类似,都是通过输入命令来查看数据或执行某个动作。


1.相对printf优势

通过CLI可以任意时刻查看指定信息,执行某种操作。


2.相对printf劣势

需要在代码中集成CLI组件,以及对应的(查看、执行动作等)代码,更占用资源。(当然,可以使用轻量级的CLI,相对不占资源那种)


比如我之前用的一种,估计占用Flash不到1K的空间:

其实,很多RTOS都集成了CLI组件,想用其实也不是想象中的那么复杂,和移植RTOS差不多,甚至更简单。


由于时间和篇幅有限,就写到这里,关于CLI的内容还有很多,后面如果还有时间,争取多分享一些相关内容。


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