README.md · smilerll/单片机调试助手-windows

# 单片机调试助手-windows

## 1. 介绍
单片机调试助手，集串口/蓝牙/TCP/UDP调试、IAP升级、波形助手、图像助手等功能一体

## 2. 安装教程

1. 点击右上方`克隆/下载`，下载ZIP包
2. 解压ZIP包，双击`单片机调试助手.exe`即可直接运行

> **注意**
> 
> `单片机调试助手.exe.config`须与`单片机调试助手.exe`在同一个文件夹下，其它文件为说明文件，可删除。

## 3. 软件特性

串口配置为1位起始位、8位数据位、1位停止位。

- 有新版本时软件自动更新

- 在接收区文本框连续单击三次可清空接收框内容

- 在发送区输入`\r\n`可以转义成回车换行

- 发送快捷键：Alt+N，N为0~9，对应各个发送按钮

- 可设置异常拔出串口后在10秒内尝试重新打开

- 记忆应用配置（设置、文本框、选择框内容）

- 暗色界面主题

### 单片机IAP升级。

详见[在线升级调试程序（一） (jswyll.com/iap/)](https://jswyll.com/iap/)

支持使用扇区描述文件升级扇区大小不一的单片机，格式为json，`Blocks`表示FLASH块数组，`Base`是各个Block的基地址，`Sectors`是扇区数组，`Size`是扇区大小，`Number`是该大小的扇区个数。示例，TC264的FLASH扇区如下

| 地址范围 | 大小 | 名称（缩写） | 描述 |
| :--- | :--- | :--- | :--- |
| 0x6000_0000 - 0x6000_dfff | 120KB | CPU1 Data Scratch-Pad SRAM (CPU1.DSPR) | 高速暂存SRAM |
| 0x8000_0000 - 0x800f_ffff | 1MB   | Program Flash 0 (PF0)                  | 程序FLASH0  |
| 0x8010_0000 - 0x8027_ffff | 1.5MB | Program Flash 1 (PF1)                  | 程序FLASH1  |

对于PF0和PF1，扇区结构如下:  
![Sector Structure of PFx of PMU0](figures/fig_tc264_flash.png)

其中，偏移地址（Offset Address）是相对PF0或PF1的首地址而言的。则扇区描述文件编写为:

```json
{
    "Blocks": 
    [
        {
            "Base": "0x80000000",
            "Sectors": 
            [
                {
                    "Size": "16KB",
                    "Number": 8
                }, 
                {
                    "Size": "32KB",
                    "Number": 8
                }, 
                {
                    "Size": "64KB",
                    "Number": 4
                }, 
                {
                    "Size": "128KB",
                    "Number": 3
                }
            ]
        }, 
        {
            "Base": "0x80100000",
            "Sectors": 
            [
                {
                    "Size": "16KB",
                    "Number": 8
                }, 
                {
                    "Size": "32KB",
                    "Number": 8
                }, 
                {
                    "Size": "64KB",
                    "Number": 4
                }, 
                {
                    "Size": "128KB",
                    "Number": 3
                }, 
                {
                    "Size": "256KB",
                    "Number": 2
                }
            ]
        }
    ]
}
```

### 彩色打印 - 解析ANSI颜色字符

> 本软件支持ANSI转义序列：[ANSI escape code - Wikipedia](https://en.wikipedia.org/wiki/ANSI_escape_code)标准的重置（0）、黑色（30）、红色（31）、绿色（32）、黄色（33）和蓝色（34）转义序列。由于软件主题为亮色时，白色背景下的黄色前景字体不显眼，故以金色前景色显示。

典型例子：乐鑫科技ESP_LOG、RT_Thread 日志组件（[RT-Thread API参考手册: 日志组件](https://www.rt-thread.org/document/api/group__ulog.html)）。

#### 效果图

![image-20211111184033127](figures/colorful_log.png)

#### RT-Thread打印

在"rt_config.h"中打开彩色宏定义

```c
#define RT_DEBUG
#define RT_DEBUG_COLOR
```

在.c源文件中可打印

```c
#define DBG_TAG "main"
#define DBG_LVL DBG_LOG
#include <rtdbg.h>

int CO2;

int main(void)
{
    // ...
    LOG_D("init ok.");
    // ...
    LOG_I("read CO2 value: %d", CO2);
    // ...
    LOG_W("location info is noneffective.");
    // ...
    LOG_E("read O2 failed!");
        
    while (1)
    {
        // ...
    }
}
```

其中，打印类型如下表：

| 打印类型 | 说明 | 使用颜色打印时的颜色 |
| -------- | ---- | -------------------- |
| LOG_E    | 错误 | 红色                 |
| LOG_W    | 警告 | 黄色                 |
| LOG_I    | 信息 | 绿色                 |
| LOG_D    | 调试 | 默认颜色             |

各打印类型函数的用法与printf函数一样。

`DBG_TAG`是打印标签，每个源文件可以不一样，通常取为文件名，便于显示打印信息时知道打印来源。

打印等级`DBG_LVL`可取为：`DBG_ERROR`、`DBG_WARNING`、`DBG_INFO`、`DBG_LOG`，打印等级依次增大，即该源文件文件打印的类型越多：

| DBG_LVL     | 打印的类型                             |
| ----------- | -------------------------------------- |
| DBG_ERROR   | 只打印`LOG_E`                          |
| DBG_WARNING | 打印`LOG_E`、`LOG_W`                   |
| DBG_INFO    | 打印`LOG_E`、`LOG_W`、`LOG_I`          |
| DBG_LOG     | 打印`LOG_E`、`LOG_W`、`LOG_I`、`LOG_D` |

可以在调试时把打印等级设为`DBG_LOG`来显示更多的信息；在正式版时设为`DBG_INFO`或更高的等级以减少程序大小。

> **注意：**` #include <rtdbg.h>`应在宏定义`DBG_TAG`和`DBG_LVL`之后。

#### 非RT-Thread中打印

不使用RT-Thread时，可以模仿RT-Thread的打印方式：

1. 新建一个"rtdbg.h"文件，保存在所在工程中，内容复制自RT-Thread的"rtdbg.h"，并增加如下第37\~40行的代码

```c
   /*
    * Copyright (c) 2006-2018, RT-Thread Development Team
    *
    * SPDX-License-Identifier: Apache-2.0
    *
    * Change Logs:
    * Date           Author       Notes
    * 2016-11-12     Bernard      The first version
    * 2018-05-25     armink       Add simple API, such as LOG_D, LOG_E
    */
   
   /*
    * The macro definitions for debug
    *
    * These macros are defined in static. If you want to use debug macro, you can
    * use as following code:
    *
    * In your C/C++ file, enable/disable DEBUG_ENABLE macro, and then include this
    * header file.
    *
    * #define DBG_TAG           "MOD_TAG"
    * #define DBG_LVL           DBG_INFO
    * #include <rtdbg.h>          // must after of DBG_LVL, DBG_TAG or other options
    *
    * Then in your C/C++ file, you can use LOG_X macro to print out logs:
    * LOG_D("this is a debug log!");
    * LOG_E("this is a error log!");
    */
   
   #ifndef RT_DBG_H__
   #define RT_DBG_H__
   
   #ifdef __cplusplus
   extern "C" {
   #endif
       
   #include <stdio.h>
   #define RT_DEBUG
   #define RT_DEBUG_COLOR
   #define rt_kprintf printf
   
   /* the debug log will force enable when RT_DEBUG macro is defined */
   #if defined(RT_DEBUG) && !defined(DBG_ENABLE)
   #define DBG_ENABLE
   #endif
   
   /* it will force output color log when RT_DEBUG_COLOR macro is defined */
   #if defined(RT_DEBUG_COLOR) && !defined(DBG_COLOR)
   #define DBG_COLOR
   #endif
   
   #if defined(RT_USING_ULOG)
   /* using ulog compatible with rtdbg  */
   #include <ulog.h>
   #else
   
   /* DEBUG level */
   #define DBG_ERROR           0
   #define DBG_WARNING         1
   #define DBG_INFO            2
   #define DBG_LOG             3
   
   #ifdef DBG_TAG
   #ifndef DBG_SECTION_NAME
   #define DBG_SECTION_NAME    DBG_TAG
   #endif
   #else
   /* compatible with old version */
   #ifndef DBG_SECTION_NAME
   #define DBG_SECTION_NAME    "DBG"
   #endif
   #endif /* DBG_TAG */
   
   #ifdef DBG_ENABLE
   
   #ifdef DBG_LVL
   #ifndef DBG_LEVEL
   #define DBG_LEVEL         DBG_LVL
   #endif
   #else
   /* compatible with old version */
   #ifndef DBG_LEVEL
   #define DBG_LEVEL         DBG_WARNING
   #endif
   #endif /* DBG_LVL */
   
   /*
    * The color for terminal (foreground)
    * BLACK    30
    * RED      31
    * GREEN    32
    * YELLOW   33
    * BLUE     34
    * PURPLE   35
    * CYAN     36
    * WHITE    37
    */
   #ifdef DBG_COLOR
   #define _DBG_COLOR(n)        rt_kprintf("\033["#n"m")
   #define _DBG_LOG_HDR(lvl_name, color_n)                    \
       rt_kprintf("\033["#color_n"m[" lvl_name "/" DBG_SECTION_NAME "] ")
   #define _DBG_LOG_X_END                                     \
       rt_kprintf("\033[0m\n")
   #else
   #define _DBG_COLOR(n)
   #define _DBG_LOG_HDR(lvl_name, color_n)                    \
       rt_kprintf("[" lvl_name "/" DBG_SECTION_NAME "] ")
   #define _DBG_LOG_X_END                                     \
       rt_kprintf("\n")
   #endif /* DBG_COLOR */
   
   /*
    * static debug routine
    * NOTE: This is a NOT RECOMMENDED API. Please using LOG_X API.
    *       It will be DISCARDED later. Because it will take up more resources.
    */
   #define dbg_log(level, fmt, ...)                            \
       if ((level) <= DBG_LEVEL)                               \
       {                                                       \
           switch(level)                                       \
           {                                                   \
               case DBG_ERROR:   _DBG_LOG_HDR("E", 31); break; \
               case DBG_WARNING: _DBG_LOG_HDR("W", 33); break; \
               case DBG_INFO:    _DBG_LOG_HDR("I", 32); break; \
               case DBG_LOG:     _DBG_LOG_HDR("D", 0); break;  \
               default: break;                                 \
           }                                                   \
           rt_kprintf(fmt, ##__VA_ARGS__);                     \
           _DBG_COLOR(0);                                      \
       }
   
   #define dbg_here                                            \
       if ((DBG_LEVEL) <= DBG_LOG){                            \
           rt_kprintf(DBG_SECTION_NAME " Here %s:%d\n",        \
               __FUNCTION__, __LINE__);                        \
       }
   
   #define dbg_log_line(lvl, color_n, fmt, ...)                \
       do                                                      \
       {                                                       \
           _DBG_LOG_HDR(lvl, color_n);                         \
           rt_kprintf(fmt, ##__VA_ARGS__);                     \
           _DBG_LOG_X_END;                                     \
       }                                                       \
       while (0)
   
   #define dbg_raw(...)         rt_kprintf(__VA_ARGS__);
   
   #else
   #define dbg_log(level, fmt, ...)
   #define dbg_here
   #define dbg_enter
   #define dbg_exit
   #define dbg_log_line(lvl, color_n, fmt, ...)
   #define dbg_raw(...)
   #endif /* DBG_ENABLE */
   
   #if (DBG_LEVEL >= DBG_LOG)
   #define LOG_D(fmt, ...)      dbg_log_line("D", 0, fmt, ##__VA_ARGS__)
   #else
   #define LOG_D(...)
   #endif
   
   #if (DBG_LEVEL >= DBG_INFO)
   #define LOG_I(fmt, ...)      dbg_log_line("I", 32, fmt, ##__VA_ARGS__)
   #else
   #define LOG_I(...)
   #endif
   
   #if (DBG_LEVEL >= DBG_WARNING)
   #define LOG_W(fmt, ...)      dbg_log_line("W", 33, fmt, ##__VA_ARGS__)
   #else
   #define LOG_W(...)
   #endif
   
   #if (DBG_LEVEL >= DBG_ERROR)
   #define LOG_E(fmt, ...)      dbg_log_line("E", 31, fmt, ##__VA_ARGS__)
   #else
   #define LOG_E(...)
   #endif
   
   #define LOG_RAW(...)         dbg_raw(__VA_ARGS__)
   
   #endif /* defined(RT_USING_ULOG) && define(DBG_ENABLE) */
   
   #ifdef __cplusplus
   }
   #endif
   
   #endif /* RT_DBG_H__ */
   
   ```

注释第39行`#define RT_DEBUG_COLOR`可关闭颜色打印。

2. 在.c源文件中使用，使用方法和在RT-Thread中一样

> **注意：** 由于Keil C51的不支持C99以上的语法标准，不支持可变宏定义，以上方法无法在Keil C51中使用。

### 虚拟波形助手：

#### 效果图：

![](figures/scope.gif)

- 单击可移动红色游标到该位置
- 鼠标指针移到曲线上可显示该点数值
- 双击暂停接收波形（关闭端口），再次双击继续接收（打开端口）
- 在图表区域鼠标滚轮可缩放

测试条件：51单片机STC8G，波特率115200bps

#### 使用方法

在`菜单栏 - 扩展  - 波形助手`打开该功能，软件在收到指定协议的数据后将自动解析为波形。

当前协议：单片机发送数据格式：“0:波形1数值,1:波形2数值,2:波形3数值...\r\n”。其中“\r\n”代表回车并换行，每发送一行代表一次各个波形的Y值，冒号和逗号均为英文半角符，数值可为整数或小数，冒号前的0、1、2、3等表示数据对应于哪个波形。示例：`0:-0.912962,1:0.408004\r\n`

测试代码，发送正弦、余弦函数值：

```c
#include <math.h>
#include <stdio.h>
void main()
{
    float t = 0;
  	// 初始化...
      
    while(1)
  	{
        printf("0:%f,1:%f\r\n", sin(t), cos(t));
        t += 0.1;
        delay_ms(10);
    }
}
```

上述代码中printf函数已被重定向输出到串口，故可以直接用printf打印。

如果printf未重定向输出到串口，可以用先用`sprintf`函数先将字符串输出到数组，然后再调用串口函数发送字符串，效果是等同的：

```c
#include <math.h>
#include <stdio.h>
#includde <string.h>
  
void main()
{
    float t = 0;
    char txt[64];
  	// 初始化...
      
    while(1)
  	{
        sprintf(txt, "0:%f,1:%f\r\n", sin(t), cos(t));
        uart_putstr(UART_1, txt, strlen(txt));
        t += 0.1;
        delay_ms(10);
    }
  }
```

例如，智能车调试PID时，可以：

```c
#include <stdio.h>

extern int aim_speed, real_speed;
extern float speed_P, speed_I, speed_D;

int main(void)
{
    // 初始化...
    while(1)
    {
        printf("0:%d,1:%d,2:%.3f,3%.3f,4:%.3f", aim_speed, real_speed, speed_P, speed_I, speed_D)
        delay_ms(100);
    }
}
```

效果如下：

![image-20211106184531877](figures/PID.png)

## 4. 更新日志

- 2022.01.12 增加两个多条发送行；修复全屏时遮住状态栏（Bug: 多显示屏）
- 2021.09.22 特性: IAP支持扇区大小不一的MCU（使用扇区描述文件）
- 2021.09.26 修复Keil编译一次触发两次升级问题
- 2022.03.30 修复某些情况下启动时自动打开端口的为空；支持使用bin文件和flash描述文件进行升级

## 5. 问题反馈

提交issue：[https://gitee.com/jswyll_com/mcu_assistant/issues](https://gitee.com/jswyll_com/mcu_assistant/issues)

作者邮箱：2439423861@qq.com

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