一个单片机调试小工具的编程思路

一、概述

在平时编写STM32单片机代码时，我们经常会遇到某一个函数或某一个变量需要反复调试的情况，而常用的方法只能是在源码修改并下载至单片机调试。反复这样不仅麻烦，而且反复烧写单片机对其FLASH也有影响，因此就考虑编写一款小工具，可以实现： 

1）通过串口控制单片机执行我们期望的函数，同时函数参数最大支持5个，其参数类型支持char、short、int、float及其无符号类型和相应的指针，不支持long及double。

2）对于含有对字符串及数组操作的函数，需要通过数组传值后，在调用函数时写入该变量地址才能实现对这些变量的操作。支持函数返回值得显示。

3）支持对全局变量进行任意的修改。

4）支持十进制与十六进制切换.

5）通讯超时自动重传或关闭串口。建议配合KEIL一起使用，效果更好。本软件使用C#编写，运行环境为NET 4.5。先让大家看看效果，感兴趣的话可以继续往下看： 

1. 上位机调试设置2.函数调用

   3.全局变量的写入 4.通讯超时处理

二、上位机的处理 2.1 原理 在使用keil编译STM32后，我们会在.hex文件的同一个文件夹中发现一个.map文件。这个.map文件包含了源码中函数与全局变量的地址、大小、优化等信息。这里贴一个简化的.map文件给大家看一下：

Component: ARM Compiler 5.06 update 6 (build 750) Tool: armlink [4d35ed]

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Section Cross References

  startup_stm32f103xe.o(STACK) refers (Special) to heapauxi.o(.text) for __use_two_region_memory

  startup_stm32f103xe.o(HEAP) refers (Special) to heapauxi.o(.text) for __use_two_region_memory

  startup_stm32f103xe.o(RESET) refers (Special) to heapauxi.o(.text) for __use_two_region_memory

  startup_stm32f103xe.o(RESET) refers to startup_stm32f103xe.o(STACK) for __initial_sp

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Removing Unused input sections from the image.

  Removing main.o(.rev16_text), (4 bytes).

  Removing main.o(.revsh_text), (4 bytes).

  Removing main.o(.rrx_text), (6 bytes).

  Removing gpio.o(.rev16_text), (4 bytes).

  Removing gpio.o(.revsh_text), (4 bytes).

384 unused section(s) (total 34104 bytes) removed from the image.

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Image Symbol Table

  Local Symbols

  Symbol Name          Value Ov Type  SizeObject(Section)

  ../Core/Src/gpio.c       0x00000000 Number   0gpio.o ABSOLUTE

  ../Core/Src/main.c       0x00000000 Number   0main.o ABSOLUTE

  ../Core/Src/stm32f1xx_hal_msp.c    0x00000000 Number   0stm32f1xx_hal_msp.o ABSOLUTE

  ../Core/Src/stm32f1xx_it.c     0x00000000 Number   0stm32f1xx_it.o ABSOLUTE

  ../Core/Src/system_stm32f1xx.c   0x00000000 Number   0system_stm32f1xx.o ABSOLUTE

  ../Core/Src/tim.c        0x00000000 Number   0tim.o ABSOLUTE

  ../Core/Src/usart.c        0x00000000 Number   0usart.o ABSOLUTE

  ../Drivers/STM32F1xx_HAL_Driver/Src/stm32f1xx_hal.c 0x00000000 Number   0stm32f1xx_hal.o ABSOLUTE

  ../Drivers/STM32F1xx_HAL_Driver/Src/stm32f1xx_hal_cortex.c 0x00000000 Number   0stm32f1xx_hal_cortex.o ABSOLUTE

  ../Drivers/STM32F1xx_HAL_Driver/Src/stm32f1xx_hal_dma.c 0x00000000 Number   0stm32f1xx_hal_dma.o ABSOLUTE

  ../Drivers/STM32F1xx_HAL_Driver/Src/stm32f1xx_hal_exti.c 0x00000000 Number   0stm32f1xx_hal_exti.o ABSOLUTE

  Global Symbols

  Symbol Name          Value Ov Type  SizeObject(Section)

  BuildAttributes$THM_ISAv4$P$D$K$B$S$PE$A:L22UL41UL21$X:L11$S22US41US21$IEEE1$IW$USESV6$~STKCKD$USESV7$~SHL$OSPACE$ROPI$EBA8$UX$STANDARDLIB$REQ8$PRES8$EABIv2 0x00000000 Number   0anon$obj.o ABSOLUTE

  __ARM_use_no_argv        0x00000000 Number   0main.o ABSOLUTE

  __ARM_exceptions_init       - Undefined Weak Reference

  __alloca_initialize       - Undefined Weak Reference

  __arm_preinit_          - Undefined Weak Reference

  __cpp_initialize__aeabi_      - Undefined Weak Reference

  _terminate_alloc        - Undefined Weak Reference

  _terminate_user_alloc       - Undefined Weak Reference

  _terminateio          - Undefined Weak Reference

  __Vectors_Size         0x00000130 Number   0startup_stm32f103xe.o ABSOLUTE

  __Vectors          0x08000000 Data   4startup_stm32f103xe.o(RESET)

  __Vectors_End          0x08000130 Data   0startup_stm32f103xe.o(RESET)

  __main           0x08000131 Thumb Code 8__main.o(!!!main)

  in             0x2000001c Data   4main.o(.data)

  uin            0x20000020 Data   4main.o(.data)

  uwTick           0x20000024 Data   4stm32f1xx_hal.o(.data)

  uwTickPrio           0x20000028 Data   4stm32f1xx_hal.o(.data)

  uwTickFreq           0x2000002c Data   1stm32f1xx_hal.o(.data)

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Memory Map of the image

Image Entry point : 0x08000131

Load Region LR_IROM1 (Base: 0x08000000, Size: 0x00002de8, Max: 0x00080000, ABSOLUTE, COMPRESSED[0x00002da8])

  Execution Region ER_IROM1 (Exec base: 0x08000000, Load base: 0x08000000, Size: 0x00002b94, Max: 0x00080000, ABSOLUTE)

  Exec Addr  Load Addr  Size   Type Attr  Idx  E Section Name  Object

  0x08000000 0x08000000 0x00000130 Data RO    3  RESET     startup_stm32f103xe.o

  0x08000130 0x08000130 0x00000008 Code RO   2955* !!!main     c_w.l(__main.o)

  0x08000138 0x08000138 0x00000034 Code RO   3143  !!!scatter    c_w.l(__scatter.o)

  0x0800016c 0x0800016c 0x0000003a Code RO   3141  !!dczerorl    c_w.l(__dczerorl.o)

  0x080001a6 0x080001a6 0x00000002 PAD

  0x080001a8 0x080001a8 0x0000001c Code RO   3145  !!handler_zi  c_w.l(__scatter_zi.o)

  Execution Region RW_IRAM1 (Exec base: 0x20000000, Load base: 0x08002b94, Size: 0x00008bb0, Max: 0x00010000, ABSOLUTE, COMPRESSED[0x00000214])

  Exec Addr  Load Addr  Size   Type Attr  Idx  E Section Name  Object

  0x20000000 COMPRESSED 0x00000010 Data RW   18  .data     test.o

  0x20000010 COMPRESSED 0x00000014 Data RW   78  .data     main.o

  0x20000024 COMPRESSED 0x00000009 Data RW   1481  .data     stm32f1xx_hal.o

  0x2000002d COMPRESSED 0x00000003 PAD

  0x20000030 COMPRESSED 0x00000004 Data RW   2832  .data     system_stm32f1xx.o

  0x20000034 COMPRESSED 0x00000004 PAD

  0x20000038 COMPRESSED 0x0000021c Data RW   2910  .data     debug_revice.o

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Image component sizes

  Code (inc. data) RO Data  RW Data  ZI Data  Debug Object Name

   172    6    0    0    0   3002 debug_function.o

   580   98    0  540   2104   3763 debug_revice.o

  36    4    0    0    0  767 gpio.o

   288   24    0   20   50 486558 main.o

  64   26  304    0  32768  820 startup_stm32f103xe.o

   152   32    0    9    0   5977 stm32f1xx_hal.o

   304   22    0    0    0  29503 stm32f1xx_hal_cortex.o

   510   10    0    0    0   1927 stm32f1xx_hal_dma.o

   832   40    0    0    0   2092 stm32f1xx_hal_gpio.o

  84    8    0    0    0  918 stm32f1xx_hal_msp.o

  1784  110    0    0    0   6112 stm32f1xx_hal_rcc.o

  1260   44    0    0    0   9974 stm32f1xx_hal_tim.o

   160   22    0    0    0   2453 stm32f1xx_hal_tim_ex.o

  1844   10    0    0    0  11460 stm32f1xx_hal_uart.o

  66   12    0    0    0   4980 stm32f1xx_it.o

   2    0   24    4    0   1155 system_stm32f1xx.o

   134   10    0   16    0   6385 test.o

   192   18    0    0   72   1702 tim.o

   220   26    0    0   68   1778 usart.o

  ----------------------------------------------------------------------

  8702  522  362  596  35068 581326 Object Totals

   0    0   32    0    0    0 (incl. Generated)

  18    0    2    7    6    0 (incl. Padding)

  ----------------------------------------------------------------------

  Code (inc. data) RO Data  RW Data  ZI Data  Debug Library Member Name

  58    0    0    0    0    0 __dczerorl.o

   8    0    0    0    0   68 __main.o

   0    0    0    0    0    0 __rtentry.o

  12    0    0    0    0    0 __rtentry2.o

   6    0    0    0    0    0 __rtentry4.o