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单片机调试过程中的第3只眼

MilerShao 茶话MCU 2022-09-10

在我们的单片机调试过程中,经常会遇到类似如下因第3只眼而导致的问题。何谓第3只眼呢?不妨先看看几个实例就知道了。

 

第一个案例,与ADC转换标志位有关的问题。遇到该问题是一种较为频繁的情形。


经常有人在做STM32 ADC应用,进行代码单步调试时发现,明明启动了ADC转换就是等不到转换结束的那一刻,即总是检测不到EOC等于1的时候。有时让人直急得冒汗!比方类似下面的情形,开启了ADC转换指令,然后等待ADC转换结束。



在那蓝色圆圈的代码处,查询等待EOC等于1,可就是等不到它为1的时候。是怎么回事呢?


原来,STM32芯片ADC的转换结束标志EOC位,具有读清零的特性。当你调试时打开外设寄存器显示栏时,那调试组件在不停的读取它。当你单步操作去读取该标志位时往往先被调试组件读过了。即使它之前被置位过,但因调试组件的读取后又被清零。当你单步慢悠悠去读它时,结果读到的往往是0,你就查不到为1的那一刻,此时我们可能会傻傻的等和着急。



‍当然,如果你将右边ADC外设寄存器显示栏关闭就不会出现上述问题了。


第二个案例‍‍,与UART状态寄存器标志位有关的问题。遇到该问题也是较为频繁的情形。


某STM32用户使用STM32F2系列芯片的UART外设及相关功能。他发现明明接收完毕,发送标志TC位也置位了,可就是不进IDLE空闲中断。当然,相关中断使能都已正常使能无误。实际情形是这样的:

STM32F205的UART5发送指令(循环发送一个字节一个字节地发)给wifi芯片,WiFi芯片会返回相应数据过来,所以,正常来讲uart5会收到一帧数据之后应该进入串口接收IDLE中断.这是客户所期望的。

他将断点打在UART中断服务程序的检查到IDLE中断请求位等于1后的入口处。就像下面截图的样子。他甚至在右边的UART寄存器显示栏都看到IDLE被置位过的痕迹了,可就是进不到相关代码里去,怎么回事呢?



‍因为他开启了UART寄存器显示窗口,意味着调试组件在不停帮他读了UART相关寄存器,其中包括DR和SR寄存器。当他在中断代码里再去读SR寄存器里的IDLE标志位时,读回来的结果总是0,所以中断程序没法进一步走下去。对于他这里,严格地说是响应了中断,只是没法进一步进入相关中断服务代码区。

其实,对于stm32f2芯片UART的IDLE中断请求标志位的清零会遵循一个访问序列,即读DR寄存器,然后读SR寄存器就可将IDLE位清零。


当然,解决上面问题的办法也很简单,调试跟踪时,将右边UART的外设寄存器显示栏关闭就好。


第三个案例,与读取RTC日历有关的问题。一个较为隐蔽而容易误导人的问题。


曾有人反馈说STM32F4和STM32L4的RTC脱机运行跑不起来,不运行。具体表现就是日历时间不动、不更新。奇怪的是,调试时候不论单步还是全速运行,查看日历寄存器都显示正常运行,数据也正确。

可当烧录代码到芯片后,通过调试助手查看日历的数据则原地不动了,感觉RTC没有运行。客户用STM32F4和STM32L4的板都测试过,出现同样问题。怀疑STM32F4和L4芯片的RTC是否有BUG【反正找不到原因了就想芯片bug‍】。

查看其测试代码,就是读RTC的日历,很简单。如下‍:

 while (1)
{

HAL_RTC_GetTime(&hrtc,&rtcTime,RTC_FORMAT_BIN);‍
printf( ...... );
HAL_Delay(1000);
 } 

‍从上面代码不难看出就是不停地去读当前的时、分、秒时间。STM32参考手册在关于RTC日历读取操作部分有相关描述。为了读取时间的一致性,读取日历操作要求先读时分秒然后还得读日期,这样做为一个完整的操作。所以在读取TIME【时分秒】后,硬件会将当前日历值锁住,直到读取了日期寄存器。否则当你读了TIME而不读DATE的话,再去读TIME时还是原来的值维持不变。显然,客户这里的代码只有读取TIME时间的语句,没有读取DATE日期的代码。这是问题‍根本原因之所在。

 

但是,为什么同样代码在调试情况下又能正常运行呢?‍那是因为他在调试时打开着RTC寄存器外设显示窗口,虽然用户代码没去读DATE,但调试组件帮忙读了DATE寄存器,所以感觉上一切风调雨顺,也就没能及时发现问题,一直到程序烧进芯片后才发现异常症状。


到此,结合上述3个案例的分享介绍,我们应该明白了那个第3只眼了,即调试组件。个别寄存器或寄存器位具有“读则变”或“读有效”的特性。我们在调试时候要注意类似细节,调试时也不必时刻将那个外设寄存器显示栏开启挂在那里。其实,除了这个寄存器显示栏外,我们还可以利用其它输出,比方示波器、printf,或者WATCH窗口等来辅助观察运行状态或结果。


既然这里把调试组件称之为第3只眼,那另外两只眼呢?这个不难想到CPU和DMA。


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往期话题链接:

1、CubeMx配置时容易忽视的一个地方

2、定时器触发DMA数据传输失败之案例

3、模拟信号源阻抗对ADC的影响

4、STM32F0 IAP应用中不同代码区的跳转话题

5、使用STM32F4 CCM 时遇到的问题分析




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