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@@ -65,7 +65,9 @@ |
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软件左上角File菜单内点击New workspace即可创建新的工作区,如需要打开选择Open即可。 |
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<img src=".\Pictures\image-20250708131909282.png" alt="image-20250708131909282" style="zoom:50%;" /> |
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#### 1.3新建/打开工程 |
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@@ -73,25 +75,25 @@ |
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打开工程选择Add。 |
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<img src=".\Pictures\image-20250708131945592.png" alt="image-20250708131945592" style="zoom:50%;" /> |
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#### 1.4工作区中导入/添加工程 |
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选择上方的Project,点击Add Existing Project,便可以添加项目。 |
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<img src=".\Pictures\image-20250708132254972.png" alt="image-20250708132254972" style="zoom:50%;" /> |
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#### 1.5新建分组 |
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右键项目名称,选择Add Group,新建分组 |
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<img src=".\Pictures\image-20250708132546212.png" alt="image-20250708132546212" style="zoom:50%;" /> |
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#### 1.6新建/打开文件 |
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右键项目名称,选择Add File,新建文件。 |
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<img src=".\Pictures\image-20250708133238110.png" alt="image-20250708133238110" style="zoom:50%;" /> |
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#### 1.7工程目录与文件目录的关系 |
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@@ -105,7 +107,7 @@ |
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右键工程文件,选择Options,进入工程配置,选择需要的单片机设备型号。 |
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<img src=".\Pictures\image-20250708135420393.png" alt="image-20250708135420393" style="zoom:50%;" /> |
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### 3.编译配置 |
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@@ -113,59 +115,171 @@ |
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右键Options,选择C/C++ --> Optimizations ,进行优化等级配置。 |
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<img src="./Pictures/image-20250709180547755.png" alt="image-20250709180547755" style="zoom:50%;" /> |
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1. **None (-O0)** |
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- **特点**:不进行优化,编译速度最快。 |
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- **应用场景**:调试阶段,便于跟踪源代码与机器码的对应关系。 |
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- **缺点**:生成的代码体积大、执行慢。 |
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2. **Low (-O1)** |
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- **特点**:基本优化,主要减少代码大小。 |
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- 优化内容: |
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- 消除未使用的变量和函数。 |
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- 简化常量表达式(如计算 `2+3` 为 `5`)。 |
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- 执行基本的循环优化(如循环展开小迭代次数的循环)。 |
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- **应用场景**:需要平衡代码大小和编译时间的场景。 |
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3. **Medium (-O2)** |
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- **特点**:中度优化,兼顾代码大小和执行速度。 |
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- 优化内容: |
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- 执行更激进的循环优化(如循环不变代码外提)。 |
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- 函数内联(对小函数)。 |
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- 寄存器分配优化。 |
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- **应用场景**:大多数生产环境的默认选择。 |
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4. **High (-O3)** |
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- **特点**:最高级优化,侧重执行速度。 |
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- 优化内容: |
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- 激进的函数内联(包括较大的函数)。 |
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- 循环展开和向量化(适用于 DSP 等架构)。 |
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- 全局变量和内存访问优化。 |
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- **缺点**:可能增加代码体积,编译时间显著延长。 |
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- **应用场景**:对性能要求极高的代码(如算法核心、中断处理)。 |
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#### 3.2硬件浮点 |
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General Options 界面,选择32bit或64bit,选择fpu功能是否开启。 |
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<img src=".\Pictures\image-20250708140541188.png" alt="image-20250708140541188" style="zoom:50%;" /> |
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硬件浮点单元通过专用电路加速浮点数运算,显著提升了嵌入式系统的计算能力、能效比和开发效率。对于需要处理复杂算法、高精度数据或实时响应的应用,FPU 几乎是必备组件。 |
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#### 3.3预处理 |
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右键Options,选择C/C++ --> Preprocessor ,Defined symbols进行预处理。 |
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<img src="./Pictures/image-20250709180618391.png" alt="image-20250709180618391" style="zoom:50%;" /> |
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- 硬件资源的抽象映射(如寄存器地址)。 |
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- 代码的灵活配置与优化。 |
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- 跨平台兼容性支持。 |
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- 调试与生产版本的快速切换。 |
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STM32F103xB文件的作用: |
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核心作用:通过条件编译启用设备特定代码。 |
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包含正确的设备头文件,启用外设驱动和内存映射 |
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#### 3.4链接文件 |
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Linker页面设置链接文件。 |
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<img src=".\Pictures\image-20250708142245783.png" alt="image-20250708142245783" style="zoom:50%;" /> |
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作用: |
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- 定义物理内存布局(如 Flash、RAM 的起始地址和大小)。 |
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- 指定代码段(.text)、数据段(.data)、BSS 段(.bss)等如何分配到物理内存。 |
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- 控制栈(Stack)和堆(Heap)的大小与位置。 |
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- 支持复杂的内存分区(如将关键代码放在特定 Flash 区域)。 |
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- .stack:栈区域,用于局部变量和函数调用。 |
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- .heap:堆区域,用于动态内存分配(如`malloc()`)。 |
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**关键段说明**: |
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- **.intvec**:中断向量表,包含系统启动和中断处理函数的地址,必须位于 Flash 起始位置(0x08000000)。 |
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- **.text**:程序代码段,包含编译后的指令。 |
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- **.data**:已初始化的全局变量和静态变量(如 `int a = 10;`)。 |
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- **.bss**:未初始化的全局变量和静态变量(如 `int b;`),不占用 Flash 空间,运行时自动初始化为 0。 |
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- **.stack**:栈区域,由编译器自动管理,用于存储局部变量和函数调用上下文。 |
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- **.heap**:堆区域,用于动态内存分配(如 `malloc()`、`free()`)。 |
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#### 3.5文件路径位置 |
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在Option页面C/C++设置文件路径位置,包括头文件位置。 |
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<img src=".\Pictures\image-20250708142455122.png" alt="image-20250708142455122" style="zoom:50%;" /> |
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#### 3.6输出文件配置 |
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选择Output页面,然后设置输出文件位置。 |
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<img src=".\Pictures\image-20250708142616060.png" alt="image-20250708142616060" style="zoom:50%;" /> |
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1. .hex文件:十六进制文件。 |
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2. .bin文件:二进制文件。 |
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3. .txt文件:文本格式文件。 |
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4. .srec文件:SREC(也称为 S-Record、S-File)是一种 ASCII 文本格式,将二进制数据编码为可读字符串,便于在不同系统间传输和存储。 |
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5. .sim:通常指用于仿真(Simulation)的配置文件或结果文件。 |
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#### 3.7输出文件路径 |
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打开Option,选择General,选择output进行配置。 |
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<img src=".\Pictures\image-20250708142932221.png" alt="image-20250708142932221" style="zoom:50%;" /> |
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### 4.调试器配置 |
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打开Option,选择Debug进行配置 |
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<img src=".\Pictures\image-20250708143112548.png" alt="image-20250708143112548" style="zoom:50%;" /> |
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| 选项 | 功能描述 | |
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| ---------------------------------------- | ------------------------------------------------------------ | |
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| **Core Reset** | 是指针对微控制器(MCU)内核(如 ARM Cortex-M 系列)的复位操作,**软件触发**:通过写入特定寄存器触发 | |
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| **System(default) Reset** | 上电复位 | |
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| **Software Reset** | 通过写入 SCB_AIRCR 寄存器触发软件系统复位(SYSRESETREQ)。 | |
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| **Hardware Reset** | 通过控制 NRST 引脚触发硬件复位。 | |
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| **Connect During Reset(复位期间连接)** | 允许调试器在目标设备复位期间建立并保持连接 | |
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| 操作 | 功能描述 | 适用场景 | |
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| ----------------------- | --------------------------------------- | ------------------ | |
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| **Debug Download** | 下载程序并启动调试会话 | 开发阶段调试代码 | |
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| **Production Download** | 仅下载程序,不启动调试(如 Flash 编程) | 生产环境烧录固件 | |
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| **Run to main()** | 下载后自动运行到 `main()` 函数入口 | 跳过冗长的启动代码 | |
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| **Load Symbol File** | 仅加载符号表(不下载程序) | 附加到已运行的程序 | |
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jlink:提供了高效的硬件调试、Flash 编程和性能分析功能。 |
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stlink:ST-Link 是意法半导体(STMicroelectronics)为其 STM32 系列微控制器开发的官方调试工具,用于程序下载、调试和系统开发。它集成了 JTAG/SWD 接口和 USB 通信功能 |
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ijet:**iJet** 是德国 Lauterbach 公司开发的高性能调试工具,专为复杂嵌入式系统设计,尤其适用于对调试深度、实时性和性能要求极高的场景 |
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| 工具 | 优势 | 劣势 | |
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| ----------- | ---------------------------------------- | ------------------------ | |
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| **iJet** | 超高性能追踪、多处理器支持、全系统可见性 | 价格昂贵,适用于高端场景 | |
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| **J-Link** | 功能全面、性价比高 | 追踪能力较 iJet 有限 | |
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| **ST-Link** | 低成本、官方支持 | 仅支持 STM32 系列 | |
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### 5.库相关配置 |
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设置库文件相关位置,同时在程序内include头文件,使用库。 |
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<img src="./Pictures/image-20250710142954145.png" alt="image-20250710142954145" style="zoom:50%;" /> |
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| 选项 | 功能描述 | |
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| ------ | ------------------------------------------------------------ | |
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| none | 不链接任何标准库,适合资源受限的环境。 | |
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| normal | 链接标准 C 库的常规版本,平衡了代码大小和运行速度。 | |
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| full | 链接标准 C 库的完整版本,包含所有功能和调试信息,适合调试阶段。 | |
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| custom | 允许用户自定义库配置,可选择性地包含或排除某些库功能,用于优化代码大小。 | |
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| libc++ | 链接 C++ 标准库,适用于 C++ 开发。 | |
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CMSIS提供 Cortex-M 处理器内核的底层访问接口,包括: |
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- 寄存器定义(如 NVIC、SCB、SysTick)。 |
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- 中断处理函数接口。 |
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- 系统时钟配置函数。 |
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### 6.静态库的封装和调用 |
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新建项目,同时设置.h和.c文件,进行内部程序的编写。注意减少外部依赖,能够直接移植调用。写完之后点击option进行设置,选择General,OutPut选择library,然后make编译生成.lib文件,使用时复制.lib文件到项目内,并在option内进行配置,然后选择Linker -- > Library,将静态库.lib文件添加,返回工程重新编译。 |
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1. 新建项目,同时设置.h和.c文件,进行内部程序的编写。注意减少外部依赖,能够直接移植调用。 |
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2. 写完之后点击option进行设置,选择General,OutPut选择library,然后make编译生成.lib文件,使用时复制.lib文件到项目内。 |
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3. 在option内进行配置,然后选择Linker -- > Library,将静态库.lib文件添加,同时添加头文件,返回工程重新编译。 |
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4. 可以发现静态库的函数可以在工程里面进行调用。 |
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<img src=".\Pictures\image-20250708144035699.png" alt="image-20250708144035699" style="zoom:50%;" /> |
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@@ -207,18 +321,46 @@ Linker页面设置链接文件。 |
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<img src=".\Pictures\image-20250708152756370.png" alt="image-20250708152756370" style="zoom:50%;" /> |
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| 类型 | 特点 | 适用场景 | 更新方式 | | | |
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| --------------------------- | --------------------------------------------------------- | ------------------------ | -------------- | ---- | ---- | |
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| **Watch Window** | 手动添加、持续跟踪 | 长期监视关键变量 | 自动(暂停时) | | | |
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| **Quick Watch** | 临时查看、即时计算 | 快速验证单个变量 | 手动触发 | | | |
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| **Auto Watch** | 自动跟踪当前上下文 | 快速了解局部变量状态 | 自动(执行时) | | | |
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| **Memory Watch** | 直接访问内存地址 | 调试内存相关问题 | 自动(暂停时) | | | |
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| **Register Watch** | 监控硬件寄存器 | 底层硬件调试 | 自动(执行时) | | | |
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| **断点条件 Watch** | 条件触发与监视结合 | 捕获特定状态 | 条件满足时 | | | |
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| **Live Watch** | 允许在程序运行过程中实时跟踪变量值,而无需暂停 CPU 执行。 | 实时系统调试 | 自动 | | | |
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| **Local Watch(局部监视)** | 主要用于跟踪程序中**局部变量**的变化 | 查看局部函数内的局部变量 | 自动 | | | |
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| **Statics Watch** | 监视程序内的静态窗口 | | | | | |
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### 9.寄存器信息 |
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打开view的registers窗口即可查看寄存器信息。 |
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<img src=".\Pictures\image-20250708152951214.png" alt="image-20250708152951214" style="zoom:50%;" /> |
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**r0~r3**: 主要用于子程序间传递参数。 |
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**r4~r11** :主要用于保存局部变量,但在 Thumb 程序中,通常只能使用 r4~r7 来保存局部变量。 |
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**r12** :用作子程序间scratch 寄存器,即 ip 寄存器。 |
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**r13**: 通常用做栈指针,即 sp。 |
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**r14**: 寄存器又被称为连接寄存器(lr),用于保存子程序以及中断的返回地址。 |
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**r15** :用作程序计数器(pc),由于 ARM 采用了流水线机制,当正确读取了 PC 的值后,该值为当前指令地址加 8 个字节,即 PC 指向当前指令的下两条指令地址。 |
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CPSR和SPSR都是程序状态寄存器,其中SPSR是用来保存中断前的CPSR中的值,以便在中断返回之后恢复处理器程序状态。s |
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### 10.内存信息 |
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打开view的memory窗口即可查看寄存器信息 |
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想要查看变量信息,可以通过添加取址符号&进行查看。 |
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### 11.栈信息 |
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打开view的stack窗口即可查看栈信息 |
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@@ -237,6 +379,25 @@ Linker页面设置链接文件。 |
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<img src=".\Pictures\image-20250708153531949.png" alt="image-20250708153531949" style="zoom:50%;" /> |
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**堆栈的解释:**是内存中的一块连续区域,遵循 **后进先出(LIFO)** 原则。 |
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- 核心作用: |
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- 保存函数调用时的上下文(如返回地址、寄存器值)。 |
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- 存储局部变量和函数参数。 |
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- 支持中断处理和异常响应。 |
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| **特性** | **堆栈(Stack)** | **堆(Heap)** | |
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| -------------- | -------------------------- | --------------------------------- | |
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| **管理方式** | 由 CPU 自动管理(SP 指针) | 由程序员手动分配(如 `malloc()`) | |
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| **分配效率** | 快(直接移动 SP) | 慢(需动态查找空闲内存块) | |
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| **空间大小** | 固定(由链接脚本指定) | 动态(受限于剩余内存) | |
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| **数据生存期** | 与函数调用周期绑定 | 由程序员控制(`free()`) | |
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| **生长方向** | 通常向下(低地址) | 向上(高地址) | |
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| **内存碎片** | 不存在 | 可能产生(多次分配 / 释放) | |
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### 14.单步调试 |
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#### 14.1逐过程调试 |
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@@ -245,6 +406,23 @@ Linker页面设置链接文件。 |
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|
<img src=".\Pictures\image-20250708153851629.png" alt="image-20250708153851629" style="zoom:50%;" /> |
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| 序号 | 英文 | 作用 | |
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| ---- | ----------------------- | ------------------------------------------------------------ | |
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| 1 | compile | 编译当前页 | |
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| 2 | make | 编译全部文件 | |
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| 3 | toggle Breakpoint | 切换断点 | |
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| 4 | Make & Restart Debugger | 重新启动调试器并从头开始调试程序 | |
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| 5 | Restart Debugger | 重新开始调试,但不做代码更改或重新编译 | |
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| 6 | stop Debugger | 退出调试模式,返回到编辑器状态,释放调试器资源。 | |
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| 7 | step over | 逐过程调试 | |
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| 8 | step into | 逐语句调试 | |
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| 9 | step out | 跳出 | |
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|
| 10 | Next Statement | **不执行当前行**,将程序的执行位置**强制跳转**到下一条语句。用于控制程序流程,但不会影响变量或硬件状态。 | |
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|
| 11 | Run to Cursor | 程序从当前停止的位置开始**连续运行**,直到光标所在的那一行,然后**暂停执行**。 | |
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| 12 | Go | 在调试状态下,让程序从当前暂停位置**继续运行**,直到遇到断点、出错或程序结束。 | |
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| 13 | Break | **在程序运行过程中强制暂停执行**,进入调试状态,查看当前执行位置、变量状态等。 | |
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| 14 | Reset | 让 MCU 从复位向量重新启动程序执行(从 `main()` 或初始化开始)。 | |
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#### 14.2逐语句调试 |
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菜单栏Step into。 |
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