STM32開發，通過SWO功能輸出Printf函數到Utility
1 概述
1.1 資源概述
開發板：ST官方NUCLEO-F103RB開發板
CUBEMX版本：1.3.0
MDK版本：5.23
主控芯片型號：STM32F103RBT6
1.2 SWO功能簡介
SWO也叫做trace（跟蹤）功能，通過此功能，只需要在SWD調試基礎上增加一條SWO線纜，就可以實現類似串口輸出功能，配合printf函數打印相應的信息到utility窗口中。此功能不佔用串口資源，無需在中斷中執行。
1.3 ITM(指令跟蹤微單元)簡介
我們此次功能實現是通過調用ITM實現的。
ITM是一應用驅動的跟蹤源，它支持printf類的調試手段來跟蹤操作系統(OS)和應用事件，併發布判定的系統信息。ITM以包的形式發佈跟蹤信息，它由以下部分組成：
● 軟件跟蹤：軟件可以通過直接寫ITM激發寄存器來發布包信息。
● 硬件跟蹤：ITM會發布由DWT產生的信息包。
● 時間戳：時間戳被髮布到相應的包上。ITM包含一個21位的計數器以產生時間戳。Cortex-M3的時鐘或串行線觀測器(Serial Wire Viewer)的位時鐘率給計數器提供時鐘。
由ITM發送的信息包輸出到TPIU(Trace Port Interface Unit)，TPIU再添加一些額外的包(參考TPIU)，然後輸出完整的包序列給調試器。1
1.4 實現功能
本次程序實現的功能如下
1、復位後，向Serial Wire Viewer（utility）打印信息；
2、按按鍵BUTTON，LED2燈實現翻轉；
對於第二條實現，此次文檔不詳細描述。
2 硬件連接以及CUBEMX配置
2.1 硬件連接
開發板內部已經將線接好，如下圖所示
對於目標板與STLINK仿真器分開的情況，我們需要使用5根線進行連接，如下表所示。
| 序號 | 連接網絡 | 備註 |
|---|---|---|
| 1 | VCC | 電源正，3.3V |
| 2 | GND | 電源負 |
| 3 | SWO | SW跟蹤功能 |
| 4 | SWDIO | SW數據輸入輸出 |
| 5 | SWCLK | SW時鐘信號 |
2.2 CUBEMX配置
選擇異步跟蹤模式，此時PB3將會自動定義爲SWO端口。
3 軟件開發
3.1 KEIL軟件設置
KEIL軟件設置如下，這裏由於程序使用的內部HSI，系統頻率是64MHz，因此填寫64MHz，需要根據實際情況進行填寫。
3.2 程序設計
使用CUBEMX生成代碼。在主函數中進行修改。
主程序中包含stdio.h函數的頭文件，否則將不能識別printf函數。
#include "stdio.h"
fputc 函數宏定義。
#define PUTCHAR_PROTOTYPE int fputc(int ch, FILE *f)
函數定義，由於printf調用的是fputc函數，通過這麼一個轉換，printf函數就能調用ITM函數實現輸出功能。
PUTCHAR_PROTOTYPE
{
ITM_SendChar(ch);
return ch;
}
TIM_Sendchar()函數在core.cm3.h頭文件中有進行定義，如下所述
__STATIC_INLINE uint32_t ITM_SendChar (uint32_t ch)
{
if (((ITM->TCR & ITM_TCR_ITMENA_Msk) != 0UL) && /* ITM enabled */
((ITM->TER & 1UL ) != 0UL) ) /* ITM Port #0 enabled */
{
while (ITM->PORT[0U].u32 == 0UL)
{
__NOP();
}
ITM->PORT[0U].u8 = (uint8_t)ch;
}
return (ch);
}
在主函數main()中增加printf函數，實現輸出。
printf("** Test finished successfully. ** \n\r");
4 實驗結果與總結
4.1 實驗結果
打開utility軟件，點擊printf via SWO viewer。
設置頻率，點擊Start，將調試板復位（程序設置只運行一次printf,因此每輸出一次均需要重新復位），即可發現SWV窗口輸出了相應的信息。
4.2 總結
在傳統的調試中，我們可能偏向於斷點分析或者LED燈的亮滅來判定程序運行狀態，但是都不是太直觀，對於程序越大越不好操作。使用這個SWO功能能很大程序解決這個問題。我們可以在各種錯誤處理函數增加相應的提示信息，協助我們進行軟件開發工作。
STM中文參考手冊V10 ↩︎