STM32调试利器之ITM

原创： Osprey  鱼鹰谈单片机  2月17日

STM32 有一个代码跟踪功能，即 ITM，这个调试功能非常强大，可以替代串口输入输出功能，而且只需要占用一根 I/O 线就可以实现。当然它的好处不仅仅体现在这里，在调试嵌入式操作系统代码时你会发现相当方便。不过本篇的重点不在如何利用它进行代码调试，而是如何使能这个功能（实际上只是因为才解决了这个问题，还没正式用它调试代码呢）。

对于 KEIL 的调试方法，我将总结三篇文章，这是第三部分“ITM调试”，第一部分为“基础调试”，第二部分为“数据观察点”。

现在来看一看 ITM 调试的效果图：

 

以上所有的功能都是 KEIL 自带支持的。

1、如果你想观察一个变量的波形怎么办？看第一幅图；

2、如果你想知道中断处理时间怎么办？看第二幅图；

3、如果你想查看程序运行过程是怎样的？看第三幅图；

4、如果你想在电脑上输出调试信息、或者想利用电脑的键盘输入信息，怎么办？看第四幅图。

相信以上问题已经充分调动了你的好奇心了，那么现在正式开始讲述如何利用 ITM 实现以上功能。

首先需要知道一点的就是 STM32 支持多种调试器，这里我以 ST-LINK 为例进行说明。

一般的 ST-LINK 都是采用四线制，即VCC、GND、TMS/SWDIO、TCK/SWCLK，实际上只要再增加一根线就能实现 ITM 调试功能。那么这个神秘的 I/O 口是哪一个呢？

就是 PB3 了，所以如果你需要使用 ITM 调试的话，你就需要保留这个 I/O 口了，不过这个 I/O 口的复用功能还挺多的，所以如果你想利用它的复用功能，就只能先用 ITM 调试其它的功能模块，和 PB3 有关的功能模块就留在最后用别的调试方法调试了。

对于实验室自制的 ST-LINK需要引出一根线，即 PA10，最后的引出线如下所示：

这就是 ITM 的硬件支持了。这里再说一点，CMSIS-DAP 调试器并不支持这个功能，但是 J-LINK 是可以的。

现在再看看软件上需要怎么做。

首先在 KEIL 中启动这个功能：

这样就可以了（这只是最简单的配置，更具体的可以通过上面的界面根据需要自行配置）。

为了实现调试信息的 printf 函数输出和 scanf 函数的输入功能，还需要在代码中增加一部分代码支持。可以采用如下最简单的代码实现：

根据网上比较规范的写法是这样的：

这里的 ITM_CheckChar()、ITM_ReceiveChar()、ITM_SendChar() 函数在 core_cm3.h中。而上面部分代码可以从安装路径下的 X:KeilARMStartupRetarget.c 文件中进行修改。网上资料说 __backespace 函数也必须要实现，实际测试发现并不需要。

然后说一说 ITM_RxBuffer 这个变量，需要首先初始化为 ITM_RXBUFFER_EMPTY，这个变量用于缓存键盘输入的数据的，当你从 Debug(printf)Viewer 中输入数据时，每输入一个数据，都会实时传输到这个变量当中，单片机就从这个变量获取键盘数据（这个变量的数据写入应该是通过 ST-LINK 写入的，毕竟 ST-LINK 是可以在线更改内存数据的）。

现在进入 debug 模式：

点击这个图标，就可以进行程序下载和进入 Debug 模式。

通过以下方式开启输入输出窗口：

然后就可以在这个窗口输入输出数据了：

然后是逻辑分析仪（这个功能将使用单独一小节进行介绍）：

首先添加需要观察波形的变量：

然后就能通过逻辑分析仪观察波形了：

如果说不能观察波形，那么试试改这个参数：

然后是跟踪功能窗口开启：

功能窗口：

 

测试示例代码：

现在有个问题就是有时候莫名其妙的就不能发送数据了，这个问题只能在深入调试机制后再看了。

ITM 的使用介绍基本就是这些了，后续将利用 uCOS II 操作系统实际调试一番！这里需要利用一个软件uCProbe，感兴趣的可以自行尝试。