J-Scope是Segger推出的一款免費(fèi)軟件，用于MCU運(yùn)行時(shí)，實(shí)時(shí)顯示數(shù)據(jù)波形，可以以類似示波器的方式顯示多個(gè)變量的值。本文提供簡單的例子演示如何基于先楫半導(dǎo)體的芯片新建 J-scope工程并顯示運(yùn)行數(shù)據(jù)。

以下內(nèi)容介紹分為四個(gè)模塊：工作模式、軟硬件版本、HSS模式工程創(chuàng)建和RTT模式工程創(chuàng)建。

一、工作模式

J-Scope分為HSS和RTT兩種模式：

1. HSS（High-Speed-Sampling）模式：jlink周期性的讀取數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)上傳至j-scope顯示。

優(yōu)點(diǎn)：

1）簡單，代碼無需做任何更改

2）通過elf文件確定變量地址

缺點(diǎn)：

1）相比RTT模式數(shù)據(jù)傳輸速度更慢

2）異步采樣，具有相當(dāng)?shù)姆菍?shí)時(shí)性

2. RTT（Real-Time-Transfer）模式：實(shí)時(shí)傳輸模式，代碼主動(dòng)上報(bào)變量數(shù)值至j-scope顯示。

優(yōu)點(diǎn)：

1）比HSS模式速度更高，最大上傳速度可達(dá)2MB/s

2）數(shù)據(jù)上傳與MCU內(nèi)程序運(yùn)行是同步的，具有實(shí)時(shí)性

3）要監(jiān)控的變量可自動(dòng)檢索，無需指定地址或提供elf文件

4）數(shù)據(jù)可加時(shí)間戳

缺點(diǎn)：

1）需要寫代碼，具體的，需要加載RTT組件，并在代碼中手動(dòng)上傳要顯示的數(shù)據(jù)

2）占用一定的內(nèi)存（RTT Buffer）

二、軟硬件版本

硬件J-Link：V10版本及以上（支持risc-v內(nèi)核），推薦使用J-Link V11。

軟件J-Scope：J-Link Software and Documentation pack V7.88f及以上，一般使用最新版本J-Link驅(qū)動(dòng)即可。安裝完成后在windows內(nèi)搜索即可找到J-Scope GUI工具。

三、HSS模式工程創(chuàng)建

1.代碼添加

打開SDK1.1.0內(nèi)hello_world工程，添加如下代碼：

float my_pi = 3.141592654f;

float my_two_pi = 6.283185307f;

typedef struct{

float ts;

float omega;

float theta;

float sinval;

float cosval;

}jscope_debug_t;

jscope_debug_t jscope_debug = {

.ts = 0.001f,

.omega = 2.0f * 3.141592654f * 10.0f,

.theta = 0.0f,

.sinval = 0.0f,

.cosval = 0.0f,

};

void jscope_debug_run(jscope_debug_t *p)

{

p->theta += p->omega * 0.001f;

if(p->theta > my_pi)

p->theta = p->theta - my_two_pi;

p->sinval = sinf(p->theta);

p->cosval = cosf(p->theta);

return;

}

以上代碼定義了jscope_debug_t結(jié)構(gòu)體，添加了一個(gè)jscope_debug_t型變量，并在jscope_debug_run函數(shù)內(nèi)對變量值做修改。

添加如下代碼，設(shè)計(jì)一個(gè)1ms定時(shí)器中斷，在中斷函數(shù)內(nèi)執(zhí)行jscope_debug_run：

void gptmr_init(void)

{

gptmr_channel_config_t config;

gptmr_channel_get_default_config(GPTMR, &config);

config.reload = 100*1000;

gptmr_enable_irq(GPTMR, GPTMR_CH_RLD_IRQ_MASK(GPTMR_CH));

gptmr_channel_config(GPTMR, GPTMR_CH, &config, false);

gptmr_channel_reset_count(GPTMR, GPTMR_CH);

gptmr_start_counter(GPTMR, GPTMR_CH);

intc_m_enable_irq_with_priority(GPTMR_IRQ, 1);

}

void isr_gptmr(void)

{

volatile uint32_t s = GPTMR->SR;

GPTMR->SR = s;

if (s & GPTMR_CH_RLD_STAT_MASK(GPTMR_CH)) {

//this is a 1ms isr_handler

jscope_debug_run(&jscope_debug);

}

}

SDK_DECLARE_EXT_ISR_M(GPTMR_IRQ, isr_gptmr)

注意：需要將監(jiān)控的變量放在noncachable內(nèi)存區(qū)，或者直接關(guān)閉L1緩存（l1c_dc_disable()），否則數(shù)據(jù)一直在l1緩存內(nèi)，J-Link讀不到數(shù)據(jù)。

2.GUI操作

打開J-Scope，新建工程，如下所示：

在彈出的界面配置如下：

1、本文作者使用HPM6200evk，因此設(shè)備選擇HPM6280xPAx。注意，如果找不到對應(yīng)的芯片型號，考慮升級J-Link驅(qū)動(dòng)包。

2、Sampling Source選擇HSS模式。

3、Sampling Rate選擇1Khz，即每1000us采集一次數(shù)據(jù)。

4、指定elf文件。HSS模式會(huì)解析elf文件確定變量地址。

選擇要監(jiān)控的數(shù)據(jù)，在變量后面的方框內(nèi)打勾即可。

保證芯片內(nèi)程序正在運(yùn)行，點(diǎn)擊圖中開始采樣按鈕，即可開始采集波形并顯示。移動(dòng)光標(biāo)可以查看某一時(shí)刻采集的3個(gè)數(shù)據(jù)的值。

Sampling后有兩個(gè)功能按鈕，前一個(gè)開始/暫停采樣，后一個(gè)停止采樣。Target后有兩個(gè)功能按鈕，前一個(gè)開始/暫停芯片執(zhí)行，后一個(gè)復(fù)位芯片。

界面右上角放大縮小符號以及其后的下拉框，可控制時(shí)間軸縮放。

界面下方watch window內(nèi)，可顯示變量名、變量地址、變量數(shù)值（光標(biāo)處），最大值、最小值、滑動(dòng)平均值。修改 Y Resolution 與 Y Offset，可以對每一根曲線的Y軸縮放與偏移進(jìn)行設(shè)置。

四、RTT模式工程創(chuàng)建

1. 代碼添加

打開SDK1.1.0內(nèi)hello_world工程的cmakelists，做如下修改：

添加如下代碼：

float my_pi = 3.141592654f;

float my_two_pi = 6.283185307f;

typedef struct{

float ts;

float omega;

float theta;

float sinval;

float cosval;

}jscope_debug_t;

jscope_debug_t jscope_debug ={

.ts = 0.001f,

.omega = 2.0f * 3.141592654f * 10.0f,

.theta = 0.0f,

.sinval = 0.0f,

.cosval = 0.0f,

};

void jscope_debug_run(jscope_debug_t *p)

{

p->theta += p->omega * 0.001f;

if(p->theta > my_pi)

p->theta = p->theta - my_two_pi;

p->sinval = sinf(p->theta);

p->cosval = cosf(p->theta);

return;

}

void isr_gptmr(void)

{

volatile uint32_t s = GPTMR->SR;

GPTMR->SR = s;

if (s & GPTMR_CH_RLD_STAT_MASK(GPTMR_CH)) {

//this is a 10ms isr_handler,add your code here

jscope_debug_run(&jscope_debug);

}

}

SDK_DECLARE_EXT_ISR_M(GPTMR_IRQ, isr_gptmr)

void gptmr_init(void)

{

gptmr_channel_config_t config;

gptmr_channel_get_default_config(GPTMR, &config);

config.reload = 100*100;

gptmr_enable_irq(GPTMR, GPTMR_CH_RLD_IRQ_MASK(GPTMR_CH));

gptmr_channel_config(GPTMR, GPTMR_CH, &config, false);

gptmr_channel_reset_count(GPTMR, GPTMR_CH);

gptmr_start_counter(GPTMR, GPTMR_CH);

intc_m_enable_irq_with_priority(GPTMR_IRQ, 1);

}

main函數(shù)如下：

int main(void)

{

int u;

char JS_RTT_UpBuffer[4096]; // J-Scope RTT Buffer

int JS_RTT_Channel = 1; // J-Scope RTT Channel

int i;

board_init();

board_init_led_pins();

gptmr_init();

l1c_dc_disable();

board_timer_create(LED_FLASH_PERIOD_IN_MS, board_led_toggle);

printf("helloworld\n");

SEGGER_RTT_ConfigUpBuffer(JS_RTT_Channel, "JScope_f4f4f4f4f4", &JS_RTT_UpBuffer[0], sizeof(JS_RTT_UpBuffer),SEGGER_RTT_MODE_BLOCK_IF_FIFO_FULL);

while(1)

{

SEGGER_RTT_Write(JS_RTT_Channel,&jscope_debug, sizeof(jscope_debug));

}

return 0;

}

上述代碼首先配置了RTT組件的upbuffer1，將其命名為"JScope_f4f4f4f4f4"（命名規(guī)則下文描述），配置其占用的內(nèi)存區(qū)為JS_RTT_UpBuffer，數(shù)組大小為4096個(gè)字節(jié)，以及寫函數(shù)的調(diào)用策略為當(dāng)內(nèi)存區(qū)滿時(shí)以阻塞模式寫入（請參考RTT wiki百科）。然后在while循環(huán)內(nèi)，不停的調(diào)用SEGGER_RTT_Write函數(shù)上傳數(shù)據(jù)到J-Scope進(jìn)行顯示。
RTT模式uploadbuffer命名規(guī)則：

通道名稱以“JScope_”開頭，后面跟解析RTT內(nèi)存數(shù)據(jù)需要的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)、數(shù)據(jù)類型與每個(gè)數(shù)據(jù)占用的字節(jié)數(shù)。例如浮點(diǎn)數(shù)一定占用4個(gè)字節(jié)，而整形可以占用1、2、4個(gè)字節(jié)。

2.GUI操作

打開J-Scope，新建工程，如下所示：

在彈出的界面配置如下：

1. 選擇設(shè)備，芯片型號。

1. 選擇RTT模式。

1. 如果需要更高的傳輸速率，可以增加JTAG速度，比如12000khz或20000khz。

進(jìn)入GUI界面，可以看到我們沒有提供任何的elf文件，J-Scope自動(dòng)識(shí)別出上報(bào)的結(jié)構(gòu)體有5個(gè)float型數(shù)據(jù)。這是RTT組件自動(dòng)在內(nèi)存中搜索，找到了我們定義的RTT buffer的結(jié)果。由于沒有提供elf，所以watch window內(nèi)無變量名信息，也無地址信息。

采樣可以觀察到，波形明顯有鋸齒了，說明RTT上傳的速度高，同一個(gè)數(shù)據(jù)上傳了多次。

trigger功能可以用來達(dá)成條件觸發(fā)采樣，如圖所示，設(shè)置sin的值大于0.5時(shí)觸發(fā)采樣，則波形從sin=0.5358時(shí)開始采樣。

小 結(jié)

本文首先介紹了基于HPM6000系列芯片如何使用J-Scope調(diào)試?？傮w而言J-Scope是一款相當(dāng)易用的工具，使用時(shí)只需注意變量放在非l1緩存區(qū)即可。讀者可自行嘗試，提高調(diào)試效率。