如何用先楫芯片构建J-scope工程及运行

J-Scope是Segger推出的一款免费软件，用于MCU运行时，实时显示数据波形，可以以类似示波器的方式显示多个变量的值。本文提供简单的例子演示如何基于先楫半导体的芯片新建 J-scope工程并显示运行数据。

以下内容介绍分为四个模块：工作模式、软硬件版本、HSS模式工程创建和RTT模式工程创建。

一、工作模式

J-Scope分为HSS和RTT两种模式：

1. HSS（High-Speed-Sampling）模式：jlink周期性的读取数据，将数据上传至j-scope显示。

优点：

1）简单，代码无需做任何更改

2）通过elf文件确定变量地址

缺点：
 

1）相比RTT模式数据传输速度更慢

2）异步采样，具有相当的非实时性

2. RTT（Real-Time-Transfer）模式：实时传输模式，代码主动上报变量数值至j-scope显示。

优点：

1）比HSS模式速度更高，最大上传速度可达2MB/s

2）数据上传与MCU内程序运行是同步的，具有实时性

3）要监控的变量可自动检索，无需指定地址或提供elf文件

4）数据可加时间戳

缺点：
 

1）需要写代码，具体的，需要加载RTT组件，并在代码中手动上传要显示的数据

2）占用一定的内存（RTT Buffer）

二、软硬件版本

硬件J-Link：V10版本及以上（支持risc-v内核），推荐使用J-Link V11。

软件J-Scope：J-Link Software and Documentation pack V7.88f及以上，一般使用最新版本J-Link驱动即可。安装完成后在windows内搜索即可找到J-Scope GUI工具。

三、HSS模式工程创建

1. 代码添加

打开SDK1.1.0内hello_world工程，添加如下代码：

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;

}

以上代码定义了jscope_debug_t结构体，添加了一个jscope_debug_t型变量，并在jscope_debug_run函数内对变量值做修改。

添加如下代码，设计一个1ms定时器中断，在中断函数内执行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：需要将监控的变量放在noncachable内存区，或者直接关闭L1缓存（l1c_dc_disable()），否则数据一直在l1缓存内，J-Link读不到数据。

2. GUI操作

打开J-Scope，新建工程，如下所示：

在弹出的界面配置如下：
 

1、本文作者使用HPM6200evk，因此设备选择HPM6280xPAx。注意，如果找不到对应的芯片型号，考虑升级J-Link驱动包。

2、Sampling Source选择HSS模式。

3、Sampling Rate选择1Khz，即每1000us采集一次数据。

4、指定elf文件。HSS模式会解析elf文件确定变量地址。

选择要监控的数据，在变量后面的方框内打勾即可。

保证芯片内程序正在运行，点击图中开始采样按钮，即可开始采集波形并显示。移动光标可以查看某一时刻采集的3个数据的值。

Sampling后有两个功能按钮，前一个开始/暂停采样，后一个停止采样。Target后有两个功能按钮，前一个开始/暂停芯片执行，后一个复位芯片。

界面右上角放大缩小符号以及其后的下拉框，可控制时间轴缩放。

界面下方watch window内，可显示变量名、变量地址、变量数值（光标处），最大值、最小值、滑动平均值。修改 Y Resolution 与 Y Offset，可以对每一根曲线的Y轴缩放与偏移进行设置。

四、RTT模式工程创建

1. 代码添加

打开SDK1.1.0内hello_world工程的cmakelists，做如下修改：

添加如下代码：

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函数如下：

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;

}

上述代码首先配置了RTT组件的upbuffer1，将其命名为"JScope_f4f4f4f4f4"（命名规则下文描述），配置其占用的内存区为JS_RTT_UpBuffer，数组大小为4096个字节，以及写函数的调用策略为当内存区满时以阻塞模式写入（请参考RTT wiki百科）。然后在while循环内，不停的调用SEGGER_RTT_Write函数上传数据到J-Scope进行显示。
RTT模式uploadbuffer命名规则：

通道名称以“JScope_”开头，后面跟解析RTT内存数据需要的数据个数、数据类型与每个数据占用的字节数。例如浮点数一定占用4个字节，而整形可以占用1、2、4个字节。

2. GUI操作

打开J-Scope，新建工程，如下所示：

在弹出的界面配置如下：

1. 选择设备，芯片型号。

1. 选择RTT模式。

1. 如果需要更高的传输速率，可以增加JTAG速度，比如12000khz或20000khz。

进入GUI界面，可以看到我们没有提供任何的elf文件，J-Scope自动识别出上报的结构体有5个float型数据。这是RTT组件自动在内存中搜索，找到了我们定义的RTT buffer的结果。由于没有提供elf，所以watch window内无变量名信息，也无地址信息。

采样可以观察到，波形明显有锯齿了，说明RTT上传的速度高，同一个数据上传了多次。

trigger功能可以用来达成条件触发采样，如图所示，设置sin的值大于0.5时触发采样，则波形从sin=0.5358时开始采样。

小 结

本文首先介绍了基于HPM6000系列芯片如何使用J-Scope调试。总体而言J-Scope是一款相当易用的工具，使用时只需注意变量放在非l1缓存区即可。读者可自行尝试，提高调试效率。