嵌入式开发＜串口调试工具＞

文章嵌入式开发＜串口调试工具＞，对大家解决编程问题具有一定的参考价值，需要的程序猿们随着小编来一起学习吧！

   为何设计此调试工具软件，完全因为在工作中遇到的问题。如产品开发过程中涉及到众多的命令调试（可能需要使用人员记住各种命令），参数及状态数据查看、修改，串口或网口通信调试，软件在线升级等等。同样，在测试及生产过程中也会涉及到诸多的操作需求，甚至对于测试中的问题跟踪提供便利操作，包括跟踪信息、操作日志跟踪等等。所有这些可能的需求，都将其集中在一个工具软件中执行，其所具有的功能完全已经超出了普通的串口助手或网络调试助手。    这里本人对日常产品开发中对设备参数做一个说明。

   在实际产品软件开发时，往往对设备来说有较多参数需要设置。对其归纳一下，大致可以分为4类：设备基本信息、设备工作参数、设备通信参数、设备状态，当然可能还会有一些其它参数，比如我在工作中就还会有拟合数据参数，但这不太具有一般性，以下仅说明前述的4类参数。    1） 设备基本信息：主要描述设备名称、设备ID、设备型号、软硬件版本号、生产日期、生产厂商等信息。基本信息主要用于标识一个具体设备，其信息大部分往往是固定；这个参数可读写；    2） 设备工作参数：主要描述设备工作中使用的可变参数，如某个阈值，某个时间值等。这部分参数即可以包括工厂模式修改，也可以包括客户模式修改，只需要软件进行区分即可；这个参数可读写；    3） 设备通信参数：这个参数仅对具备通信功能的设备，可能包括通信参数的修改，也可以包括通信协议的选择（设备支持多种通信协议）；这个参数可读写；    4） 设备状态：主要是对设备运行的各种数据的及时读取及显示，可能包括电池电压、设备温度、通信模块信号等；这个参数仅可读；

  以上4类参数，实际在软件进行设计时需要考虑如何对其进行读取或配置。不仅在开发调试可能使用，同时在生产、测试时同样需要使用，甚至在产品出货后在用户现场还可能进行配置修改。这就涉及到如何对参数进行修改，也属于软件设计需要考虑的内容。以下对各种修改方式作一个说明。    1） 串口调试工具修改：这是最简单也最原始的方法，也就是软件设计一组命令，并通过调试串口接收命令及数据完成设备参数的读取或修改；这种修改方式有一定的缺陷，即作为产品来说，必须在外壳提供一个串口的接口，否则就需要开盖处理；    2） 网口调试工具修改：这种方式对比串口调试工具稍微方便一些，可以设计为同样的修改方法，并且网口应该属于产品本身具有的一个接口，这样就不需要单独再为此开一个接口；    3） 网页方式修改：这种方式与第二种方式有些相似之处，并且不需要工具软件，属于比较流行的方式。但对设备MCU的资源要求较高，对于一般的单片机，尤其是资源有限的MCU，其必然不太合适；    4） 通信协议方式修改：也就是定义一个通信协议，由上位机或其它设备对它进行读取或修改。这种方式比较适合于有上位机通信的情况，并且其通用性不是太好；

   本人根据工作需要自行开发了两款相似功能的软件工具，即串口调试工具和网络调试工具软件，这两款工具软件即具有一般的通用性（如普通的串口助手），也有一定针对性（如考虑到调试或生产的使用）。文章主要针对串口调试工具做一个说明，至于网络调试工具，将在另一份文档中说明。请参考：    此工具软件最大的特点是设计了功能按钮，设备可以输出指定格式的按钮文本，并进行保存，或者用户可以导入指定格式的按钮文本。在此后的调试中，用户无需记住所需的调试命令便可进行操作，同时若设备导入了按钮说明信息，则操作用户还可以查阅使用说明。    同时，工具软件还提供了一套自定义的设备软件升级功能，并提供了协议说明；    此外，工具软件也提供了诸多方便使用的小功能，可以更多的帮助开发人员使用；

说明：发送区的功能按钮取消勾选，则显示如下的升级区

这个区域与串口助手相似，仅对多出的功能或有特色的功能进行说明

1）串口选择

  在点击时，将自动刷新所有串口，使得新连接的串口可立即显示出来；

2）自动换行

  串口接收按照设置的分帧时间，在结束时自动添加回车换行符号；

3）接收到文件

  可以将串口接收数据输出到指定命名的文件中，使得掉电时的调试信息得以保存在文件中。同时，提供了文件拆分功能，避免一个文件存储过大的内容（当然，不选择也会进行大文件拆分<100M>）；   以下是执行后的显示：   可在存储过程中恢复串口数据到接收区，或终止文件存储；

4）保存文件

  提供2种格式存储，即文本格式与BIN格式，同时在存储BIN格式时，还可以选择自动识别功能（只需要将鼠标指定在某个位置）。自动识别功能同时将查找指定字符串“完成”或“结束”用以辅助确定数据结束（不提供此字符串则完全自动识别）。

5）查找功能

  提供在接收区指定位置开始的文本查找功能，方便调试信息的查阅；

6）保存按钮

  自动识别接收区的按钮格式文本，并进行存储；   注：按钮文本可以在设备中按照指定的格式输出，并以此按钮进行保存，后续即可操作按钮完成功能调试；关于设备输出此格式的文本信息，文章档不做说明，会在专门的嵌入式调试文档中进行说明，并提供示例代码。

   这个区域与普通的串口助手区别较大，除了正常的发送操作外，还提供了发送历史数据保存与调出，辅助的校验和计算功能等；

1）打开文本

  提供ASCII文本调入功能，同时对于中文字符，可选择GB2312或不选择，这取决于调入文本时是否出现乱字符；

2）清除

  发送完成后，可手动清除发送区的数据；

3）自动

  勾选时，发送完成后自动清除发送区数据；

4）历史清除

  发送数据会自动进行存储（同时会存储数据格式），并通过”>>”或“<<”选择下一个或上一个历史数据，当执行“历史清除”时则会删除存储的数据；

5）计算校验和

  提供了对输入区数据的8/16/32bit累加校验和计算，CRC8/CRC16/CRC32冗余校验和计算，输入数据接受两种格式（ASCII或HEX）,输出数据提供了大端与小端格式输出；   注：同时，在发送区也提供了右键菜单，执行常用的多种CRC8/CRC16/CRC32计算；

   这个区域主要提供数据输入，并可控制部分辅助功能；这部分的功能与普通的串口助手完全不同，并进行了有效的功能改进。以下重点对改进功能进行说明。

1）发送字符显示区域

  除基本的接收输入字符外，额外提供了多种CRC8/CRC16/CRC32的计算，具体包括如下：

CRC8：CRC8,CRC8-ITU, CRC8-ROHC, CRC8-MAXIM;CRC16：CRC16_CCITT,CRC16_CCITT_FALSE,CRC16_XMODEM,CRC16_X25,CRC16_MODBUS, CRC16_IBM, CRC16_MAXIM, CRC16_USB, CRC16_DNP;CRC32：CRC32-IEEE802.3,CRC32-MPEG2;

   这些CRC的快捷计算，可以非常方便执行通信调试，对应软件开发与测试人员均非常方便。    当然，实际上还有一种更方便的做法，即由设备输出通信协议数据，并生成通信调试按钮，这样更方便于调测与生产测试，这部分同样会在专门的嵌入式调试文档中进行说明，并提供示例代码；    另外，在右键菜单中还提供了HEX数据与ASCII字符串的相互转换功能；

2）发送计数

  发送的数据字节数，双击清零；

3）自动发送

  提供发送时间间隔、发送次数（设置为0则持续发送），勾选“自动发送”后点击发送按钮，则开始执行，自动发送过程中，取消自动发送选项则立即停止发送。同时，发送的过程中会显示当前发送次数,并在发送完成后也会进行提示，方便测试人员掌握具体的数据。其两种状态分别如下：   发送过程中的显示：   发送完成后的显示：

4）HEX数据

  勾选时，发送区数据为十六进制数据，在执行发送时将进行检查；

5）功能按钮

  勾选时，在发送区下面的部分将显示功能按钮（同时接收操作中的“保存按钮”功能有效），具体的按钮内容由其旁边的下拉列表进行选择，如下图示：   当取消“功能按钮”选项时，发送区下部分将显示升级区内容（同时接收操作中的“保存按钮”功能无效，并且按钮文件下拉列表也变得无效）；

   接收区与普通串口助手也增强了部分功能。

1）接收字符显示区域

  可显示ASCII数据或HEX数据，其受控于“HEX显示”选项。同时，接收区域提供右键菜单（及快捷键），可执行ASCII数据与HEX数据相互转换，复制选择区域数据以覆盖或追加的方式到发送区，对调测非常方便；

2）接收计数

  显示接收串口数据的字节数，双击可清零；

3）字体

  可设置显示区域的字体大小等格式；

4）HEX显示

  可切换接收区HEX格式数据与ASCII格式数据的显示方式；

5）暂停显示

  可使接收区域暂停接收数据的显示，但并不影响串口数据的接收，当取消暂停显示时，将此期间接收的数据显示出来；

6）时间戳

  按照设定的分帧间隔时间显示数据，且将记录收到数据的时间信息；

7）置顶

  此窗口置于其它窗口的前面；

8）分隔帧时间

  默认设置为100ms；

   这部分功能为此工具的特色功能，其主要为解决调测中交互调试或设置的便捷性。    当你的设备需要执行调试或设置时，可能会设计一组专用的调试命令，可能会设计为英文字符串，也可能设计为中文字符串，但无论如何，都需要操作人员记住你设计的命令，尤其是每个人可能设计不同的命令执行相同的功能，这给实际使用造成了相当的麻烦；    如果我们设计一种标准的调试命令文本格式，由设备通过某个命令输出，并由调试工具进行保存，同时生成顾名思义的按钮，同时提供按钮操作及参数说明，这样使用起来则非常方便，即便设备被拿到其它地方，只要读出按钮文本并进行保存，则可以很容易执行操作；    同时，如果我们针对不同的场景，即针对调试、测试、生产、客户不同人员使用的情况下，提供不同级别的功能操作按钮，这样可以非常方便的设计操作级别；    最后，还可以针对我们的调测，设计出通信命令按钮，方便进行通信自测；    以下将对按钮区的功能进行说明：

1）功能按钮选择

  由发送区的功能按钮列表进行选择，这在发送区已经进行了说明；

2）导入按钮、导出按钮、删除按钮

  这一组功能分别实现如下功能：

导入按钮

  导出的按钮文件或手动生成的按钮文件，可通过此功能导入；

导出按钮

  可生成按钮文件，方便其他人导入，或参照此文件修改并生成新的按钮文本；

删掉按钮

  从本机电脑上删除当前选择的按钮文件；

3）上一页、下一页

  此工具一共设计了40个按钮，通过上一页及下一页进行翻页操作；

4）日志文件

  这是一个非常有用的功能，提供了当前按钮及串口操作的日志记录，并保存了多达30个历史日志，对于测试人员发现的问题，可以很容易进行操作记录的查找，对问题的查找提供了较大的帮助，执行这个功能时将进入下一个页面，其内容如下：   其中可以选择查看最新日志、历史日志，导出最新日志、历史日志，以及删除索引历史日志文件。查看日志文件的内容如下：   同时，按钮功能还提供了诸多功能如下：

5）按钮功能说明

A， 勾选按钮提示框

  则鼠标移动到按钮上时，将以气泡方式显示按钮提示内容；提示显示如下：   或将鼠标移动到按钮上右击按钮，将弹出按钮功能说明提示框；提示框显示如下：    按钮提示内容根据规定的格式存放在按钮文文章件制定位置即可；

B， 按钮参数输入开关

  在按钮文本中关于按钮参数的开关中设置为“Y”，则在操作按钮时，工具软件将检查输入区是否有参数数据，如没有则进行提示：

C， 按钮功能确认开关

  在按钮文本中关于按钮确认的开关中设置为“Y”，则在操作按钮时，工具软件将提示是否确认操作：

D， 其它辅助功能

a，同步时间

  根据个人工作中的需要，经常需要使用电脑对设备进行时钟设置，此工具软件专门提供了两种方法同步时间：   同步时间选项：   勾选时，点击任何功能按钮，则自动获取当前的系统时间并作为参数一起与功能按钮发送；   输入区导入时间：   在系统时间旁的时间值上点击，则在发送区自动添加当前时间值（可通过勾选系统时间下面的选项切换两种时间格式），点击自己设定的功能按钮，则将发送区时间值作为参数一起发送；

b， 参数空格

  在输入的参数与功能按钮一起发送时，可选择参数与功能按钮间是否有空格，未勾选时有空格，勾选则无空格；

c， 提示信息

  点击任何功能按钮，其所执行的按钮命令及其参数数据将被显示在提示信息栏，双击提示信息栏将清除数据；

   工具软件提供了一种自定义协议的软件升级功能，通过去掉“按钮功能”勾选项便可进入升级功能。

1）协议说明

  对自定义升级协议进行了较详细的说明，设备端只要按照此协议执行，即可完成设备通过IAP完成设备的APP升级；具体内容请在工具软件内点击“协议说明”查看；

2）参数设置

  接收延时，设置串口数据帧接收延迟时间（可使用默认值即可），包大小为工具软件下载到设备的文件包大小（包含:512/1024/2048/4096），升级参数：可在执行“设备升级”命令中携带发送区输入的参数数据；

3）选择升级文件

  点击“打开…”选择升级bin文件;如按照协议说明内的要求在指定位置填写了规定的信息，则在产品名称、软件版本栏将显示升级文件的具体内容；同时，会在文件大小、校验和栏显示相关内容；另外，只要选择文件栏显示有调入的升级文件，后面需要再次升级时，不必再次选择升级文件，工具软件会自动重新载入；

4）文件下载

  点击“开始下载”则开始执行文件包传输，升级进度及升级结果将动态显示进度，并在升级完成并成功后均进行提示；同时，下载过程中，可随时点击“停止下载”终止升级；

   按钮格式文件可以通过设备自身输出，并使用“保存按钮”功能自动保存。也可以根据按钮格式进行编辑，并使用“导入按钮”功能进行导入。以下将以实际的按钮格式文件进行格式说明：

普通的按钮文件：

按钮文件:DBLJ-X8测试按钮=====================================================================按钮名称              按钮命令      确认 参数 提示信息---------------------------------------------------------------------{             重启设备}            {             C-RESTARTS}{             N}{             N}{             无}{             清除记录}            {             C-CLEARREC}{             Y}{             N}{             无}{             读写系统时间}        {             C-DATETIME}{             N}{             N}{             直接点击该按钮后进行读取如果把读取的内容复制到发送区,修改参数后点击该按钮则可以进行设置}{             读写基本信息}        {             C-BASEINFO}{             N}{             N}{             直接点击该按钮后进行读取如果把读取的内容复制到发送区,修改参数后点击该按钮则可以进行设置}{             读写工作参数}        {             C-WORKINFO}{             N}{             N}{             直接点击该按钮后进行读取如果把读取的内容复制到发送区,修改参数后点击该按钮则可以进行设置}{             读写通信参数}        {             C-COMPARAM}{             N}{             N}{             直接点击该按钮后进行读取如果把读取的内容复制到发送区,修改参数后点击该按钮则可以进行设置}{             读设备状态}          {             C-DEVSTATU}{             N}{             N}{             无}{             读所有告警记录}      {             C-WARN-ALL}{             N}{             N}{             无}{             读部分告警记录}      {             C-WARNSOME}{             N}{             N}{             无}{             读所有调试开关}      {             C-ALL---SW}{             N}{             N}{             无}{             设置温度信息开关}    {             C-TEMP-MSG}{             N}{             N}{             无}{             设置通信信息开关}    {             C-COM--MSG}{             N}{             N}{             无}{             设置自检信息开关}    {             C-CHECKMSG}{             N}{             N}{             无}{             设置存储信息开关}    {             C-STOREMSG}{             N}{             N}{             无}{             立即执行设备自检}    {             C-ZEROSAMPLE}{             N}{             N}{             无}{             显示任务状态}        {             C-TASKSTATUS}{             N}{             N}{             无}{             周期显示任务状态}    {             C-PERIOTASKSTATUS} {             N} {             N}{             无}{             设置参数为默认值}    {             C_SETDEFAULT}{             N}{             N}{             无}{             恢复出厂设置}        {             C_SETFACTORY}{             N}{             N}{             无}=====================================================================

说明： 按钮文件包括2部分

1）标题

  按钮文件:DBLJ-X8测试按钮,在":"后面的即为按钮标题，此处定义的文本将被显示在按钮列表及按钮区的标题中，表明当前选择的按钮文件是哪一个；

2）内容

  内容标题：按钮名称 按钮命令 确认 参数 提示信息   按钮内容：{} {} {} {} {}，每一项的内容均为文本字符，并被{}包括进去；

A）内容-按钮名称

  按钮名称，可定义为最多8个中文字符或16个英文字符；   按钮名称，被用于显示在按钮功能上的字符串；   按钮名称，定义如{重启设备}

B）内容-按钮命令

  按钮命令，可定义为中文或英文字符，无长度限制（但尽量控制在16个英文字符内）；当按钮被定义为通信功能时，此按钮命令可能被定义为较长的16进制字符数据；   按钮命令，被用于点击该按钮时，通过串口进行发送（可为ASCII，也可以是16进制，其受“参数”控制）；   按钮命令，定义为普通命令时，如{C-RESTARTS}；   按钮命令，定义为通信数据时，如{43 2D 34 33 33 53 45 4E 44 F1 1A AA 55 10 01 00 EF FE}；

C）内容-确认

  确认，可定义为‘Y’或‘N’；   确认，被用于指定点击该按钮时是否弹出对话框提示用户确认当前操作；

D）内容-参数

  参数，可定义为‘Y’、‘N’、‘H’；   参数，被用于控制是否需要输入参数，或确定按钮命令为ASCII还是16进制数据。其中‘H’表示按钮命令为16进制数据，否则为ASCII数据；Y’或‘N’表示该命令是否需要输入参数，并在需要输入参数时，弹出对话框提示用户输入参数，同时进行参数输入提示；

E）内容-提示信息

  提示信息，定义为任意的字符串；   提示信息，被用于用户获取按钮使用说明（通过右击功能按钮或气泡显示），即可包括功能使用说明，也可以包括输入参数说明。