Jlink使用技巧之虚拟串口功能

前言

串口调试是单片机开发过程必不可少的一个功能，一般是使用一个UART-TTL的串口模块来实现串口的功能，其实下载调试使用的Jlink仿真器也可以实现串口调试的功能，本篇文章将介绍如何使用Jlink实现虚拟串口功能。

ITM简介

ITM是ARM Cortex-M系列内核芯片中的一种全新的调试功能，可以方便的通过调试器来实现printf调试功能。来自STM32中文参考手册的介绍：

ITM ( 指令跟踪微单元 instrumentation trace macrocell)：ITM是一应用驱动的跟踪源，它支持printf类的调试手段来跟踪操作系统(OS)和应用事件，并发布判定的系统信息。ITM以包的形式发布跟踪信息，它由以下部分组成：

软件跟踪：软件可以通过直接写ITM激发寄存器来发布包信息。

硬件跟踪：ITM会发布由DWT产生的信息包。

时间戳：时间戳被发布到相应的包上。ITM包含一个21位的计数器以产生时间戳。Cortex-M3的时钟或串行线观测器(Serial Wire Viewer)的位时钟率给计数器提供时钟。由ITM发送的信息包输出到TPIU(Trace Port Interface Unit)，TPIU再添加一些额外的包(参考TPIU)，然后输出完整的包序列给调试器。用户在设置或使用ITM之前，必需先使能异常调试和监视控制寄存器(Debug Exception and Monitor Control Register)的TRCEN位。

1.将ITM端口寄存器定义添加到源代码中

在程序开始处添加以下代码：

#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

2.重定向printf函数

添加重定向printf函数代码：

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);
}

以上两段代码可以添加在usart.c文件中，如果文件中已经有了重定向printf的代码，要屏蔽掉，只保留一个重定向。

3.在应用程序中添加调试信息

在程序中添加需要输出的调试信息：

printf("电子电路开发学习:mcu149, Test: %.1f \r\n" ,test += 0.1);

4.设置ITM端口0以使能调试功能

在进行调试之前要先使能ITM调试功能，具体配置如下图所示：

5.确认硬件的连接方式。

使用ITM调试机制必须使用SWD模式，而且必须要连接SWO，SWO对应JTAG接口的13脚，即至少需要连接4根线。如下图所示：

6.打开Debug（printf）窗口

进入Debug调试模式之后，调出Debug(printf)窗口，View - Serial Windows - Debug (printf) Viewer，如下图所示：

程序运行之后，就会在printf窗口看到串口输出的信息。

参考资料：

Debug (printf) Viewer

JLink_Windows_V614b软件下载链接：JLink_Windows_V614b.exe

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