最近在SEGGER的博客上看到Johannes Lask寫的一篇關于在調試時使用printf函數從目標MCU輸出信息到調試器的文章，自我感覺很有啟發，特此翻譯此文并推薦給各位同仁。當然限于個人水平，有不當之處懇請指正。原文網址：https://blog.segger.com/getting-printf-output-from-target-to-debugger/

?Erich Styger最近發布了一篇《關于如何使用ARM Cortex-M目標上的單線輸出（SWO）添加控制臺功能》的偉大教程。

這激發了我寫一篇在嵌入式目標（包括SWO和RTT）上的調試輸出（“printf”）實現的更普遍的文章。

從目標調試輸出

有不同的方法來從目標應用程序獲取調試輸出。

自從早期嵌入式系統以來，已經有了硬件依賴的解決方案，如使用UART或USB CDC。但是應用程序可能已經使用了UART，CDC需要目標硬件上的USB堆棧和USB連接器。

第一個軟件解決方案是semihosting。使用semihosting，CPU停止打印輸出，并由調試器重新啟動“幕后”操作。打印一個消息可能需要幾毫秒到幾百毫秒的時間，因為這是一個昂貴的操作。調試器需要意識到目標已經停止執行，讀取寄存器和內存，寫入內存，然后重新啟動CPU。這意味著目標CPU在這段時間內不運行。因此，semihosting可以簡單地不用于需要實時行為的應用，例如通信棧。另外，semihosting實現是依賴于調試器的，而使用semihosting的應用程序可能在沒有連接調試器的情況下運行。

然后還有ARM的SWO跟蹤端口和SEGGER的實時傳輸（RTT）。

單線輸出

SWO是由ARM為Cortex-M3，M4和M7設備設計的單引腳接口。引腳可以使用標準調試連接器連接到調試探頭，并與SWD接口（而不是JTAG）一起使用。目標MCU可以在CPU引腳上傳輸數據包，類似于UART TX引腳，時鐘速率來自CPU時鐘。在調試器上設置SWO需要知道CPU時鐘速度。如果應用程序的某些部分在啟動前必須在初始化之前進行輸出，或者在應用程序運行時時鐘速度發生變化，那么這一點尤為重要。SWO不會如semihosting發送輸出那樣停止CPU。通過SWO的輸出速度取決于組態的SWO速度。數據分組，即調試輸出分組，以特殊格式編碼。這允許發送多達32個數據包類型（刺激），但也會導致一些協議開銷，這將以10 MHz SWO速度將事情減慢到?1.5 us / char。這意味著輸出80個字符大約需要120個微秒。要在RTOS或中斷程序中使用來自多個任務的SWO，在SWO輸出期間應禁用中斷，這可能會影響系統的實時行為。

盡管SWO最常用于打印調試消息。它也可用于記錄中斷進入/退出和功能進入/退出，定期對PC值或內存中的變量進行采樣，或者用于事件通知。

Erich全面介紹了如何在調試消息中使用SWO，如何在目標上進行設置，以及如何在主機上獲取輸出。

實時傳輸

RTT是SEGGER的調試終端解決方案。它將SWO的優點與其他方法的特點相結合。RTT是一種僅用于軟件的解決方案，而不是標準調試連接以外的目標設備上不需要額外的硬件。它可以與任何J-Link一起使用，即使使用諸如J-Link OB，OpenSDA或轉換的ST-LINK等小型板載機型。

RTT允許非常高的傳輸速度，而不會影響目標的實時行為。沒有協議開銷，打印消息可以在一微秒或更短的時間內完成，基本上只需要做一個單個memcpy（）的時間。由于RTT的速度非常快，所以輸出可以通過鎖定中斷來保證線程安全，而這種中斷對系統的實時行為影響最小。當目標應用程序正在運行時，輸出消息由J-Link讀取并傳輸到主機。

與UART類似，RTT是雙向的。您可以從主機向目標應用程序發送輸入。雙向通信允許您控制目標系統，而無需任何其他輸入設備。使用RTT可以實現全功能終端。

RTT實現源代碼可以自由地在任何系統中使用，提供功能和自由。

在主機上使用RTT是靈活并且容易的。J-Link軟件包括可以與任何調試工具并行使用的RTT Viewer，一個GUI。您還可以使用Telnet客戶端連接到調試會話（端口19031）并與目標進行通信。一些調試器甚至直接集成RTT。Embedded Studio和獨立調試器Ozone可以在其終端窗口中通過RTT顯示目標輸出，并且不需要任何其他工具。

概要

printf調用與不同實現的速度比較

在從嵌入式目標執行SWO調試輸出之前，只能使用低效或依賴硬件的方法。

使用SWO ARM設計了一個快速的解決方案。它重量輕且快速，但具有一些縮寫，因為它僅在某些Cortex-M器件上可用，需要額外的引腳連接到MCU，并且是單向的。

RTT結合了SWO的所有優點，并增加了更多功能。它比SWO更快，不僅限于Cortex-M，允許通過標準調試連接進行雙向通信，并且在任何需要系統的實時情況下都是最不具有干擾性的。

當您可以使用RTT時，沒有任何理由使用SWO。

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總結

以上是生活随笔為你收集整理的通过printf从目标板到调试器的输出的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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