## IAR相关知识点



### 1.工程操作

#### 1.1各类型文件含义

##### 1.1.1工程核心文件

| 扩展名 |         名称         |                             作用                             |
| :----: | :------------------: | :----------------------------------------------------------: |
|  .ewp  |     IAR 工程文件     |      存储工程配置（编译器选项、链接器设置、包含路径等）      |
|  .ewt  | 嵌入式工作台模板文件 | 用于存储工程或文件的模板配置，方便快速创建具有相同设置的新项目。 |
|  .eww  |   IAR 工作空间文件   |     管理多个工程（.ewp）的集合，方便同时打开多个关联工程     |
|  .dep  |       依赖文件       | 自动生成，记录源文件的依赖关系（如头文件引用），用于增量编译 |

##### 1.1.2源代码文件

| 扩展名    |   名称    |                        作用                         |
| --------- | :-------: | :-------------------------------------------------: |
| .c        |  C源文件  |                     主程序代码                      |
| .cpp/.cxx | c++源文件 |                     c++程序代码                     |
| .h        |  头文件   |             函数声明、宏定义、类型声明              |
| .s/.asm   | 汇编文件  |              底层硬件操作或高性能代码               |
| .icf      | 链接脚本  | 控制内存分配（Flash/ROM、RAM 布局）关键硬件相关文件 |

##### 1.1.3编译输出文件

| 扩展名 |       名称       |                            作用                             |
| ------ | :--------------: | :---------------------------------------------------------: |
| .out   | ELF 格式输出文件 |         包含调试信息的可执行文件（用于下载和调试）          |
| .hex   |  Intel HEX 文件  |                烧录到芯片的标准十六进制格式                 |
| .bin   |    二进制镜像    |     裸机烧录文件（无地址信息，需配合烧录工具指定地址）      |
| .map   |   内存映射文件   | 详细展示代码/数据在内存中的分布（分析栈溢出、内存占用必看） |
| .lst   |     列表文件     |            汇编与源码混合视图（用于优化和调试）             |

##### 1.1.4调试相关文件

| 扩展名   |       名称       |                    作用                    |
| -------- | :--------------: | :----------------------------------------: |
| .cspybat | C-SPY 批处理文件 | 自动化调试脚本（初始化寄存器、批量设断点） |
| .ddf     |   设备描述文件   |    定义芯片寄存器（用于调试器外设视图）    |
| .board   |  开发板描述文件  |      配置板级硬件（时钟、引脚复用等）      |
| .mac     |    调试宏文件    |   扩展调试器功能（如自定义内存填充检测）   |

##### 1.1.5配置与中间文件

| 扩展名          |     名称     |                 作用                 |
| --------------- | :----------: | :----------------------------------: |
| .custom_argvars | 环境变量配置 | 存储用户自定义环境变量（如编译路径） |
| .settings       | IDE 设置文件 |  保存编辑器偏好（字体、颜色方案等）  |
| .o/.obj         |   目标文件   |  单个源文件的编译结果（链接时合并）  |
| .d              | 依赖信息文件 |       Makefile 使用的依赖规则        |

##### 1.1.6特殊工具文件

| 扩展名 |       名称       |                   作用                   |
| ------ | :--------------: | :--------------------------------------: |
| .xcl   | XLINK 链接器配置 |    高级链接控制（段重命名、优化选项）    |
| .i     |  预处理输出文件  | 展开宏和头文件后的源码（排查宏错误必备） |
| .sbr   |   浏览信息文件   |       用于代码导航（函数调用关系）       |

#### 1.2新建/打开工作区

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。

![tupian](./Pictures/image-20250708131909282.png)



#### 1.3新建/打开工程

工作区新建/打开完成后，选择上方的Project，选择Create New project选择创建类型并命名和存档后完成新建工程。

打开工程选择Add。

![tupian](./Pictures/image-20250708131945592.png)

#### 1.4工作区中导入/添加工程

选择上方的Project，点击Add Existing Project，便可以添加项目。

![1](.\Pictures\image-20250708132254972.png)

#### 1.5新建分组

右键项目名称，选择Add Group，新建分组

![1](.\Pictures\image-20250708132546212.png)

#### 1.6新建/打开文件

右键项目名称，选择Add File，新建文件。

![1](.\Pictures\image-20250708133238110.png)

#### 1.7工程目录与文件目录的关系

工程目录是文件目录的容器，通过相对路径引用文件目录中的资源。

工程目录主要负责项目配置和构建控制，而文件目录则是源代码的物理存储位置。两者通过工程文件中的引用关系连接起来，形成完整的开发环境结构。

### 2.工程配置

#### 2.1设备配置

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。

![1](.\Pictures\image-20250708135420393.png)

### 3.编译配置

#### 3.1优化等级

右键Options，选择C/C++ --> Optimizations ，进行优化等级配置。

![1](./Pictures/image-20250709180547755.png)

1. **None (-O0)**
   - **特点**：不进行优化，编译速度最快。
   - **应用场景**：调试阶段，便于跟踪源代码与机器码的对应关系。
   - **缺点**：生成的代码体积大、执行慢。
2. **Low (-O1)**
   - **特点**：基本优化，主要减少代码大小。
   - 优化内容：
     - 消除未使用的变量和函数。
     - 简化常量表达式（如计算 `2+3` 为 `5`）。
     - 执行基本的循环优化（如循环展开小迭代次数的循环）。
   - **应用场景**：需要平衡代码大小和编译时间的场景。
3. **Medium (-O2)**
   - **特点**：中度优化，兼顾代码大小和执行速度。
   - 优化内容：
     - 执行更激进的循环优化（如循环不变代码外提）。
     - 函数内联（对小函数）。
     - 寄存器分配优化。
   - **应用场景**：大多数生产环境的默认选择。
4. **High (-O3)**
   - **特点**：最高级优化，侧重执行速度。
   - 优化内容：
     - 激进的函数内联（包括较大的函数）。
     - 循环展开和向量化（适用于 DSP 等架构）。
     - 全局变量和内存访问优化。
   - **缺点**：可能增加代码体积，编译时间显著延长。
   - **应用场景**：对性能要求极高的代码（如算法核心、中断处理）。



#### 3.2硬件浮点

General Options 界面，选择32bit或64bit，选择fpu功能是否开启。

![1](.\Pictures\image-20250708140541188.png)

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。

#### 3.3预处理

右键Options，选择C/C++ --> Preprocessor ,Defined symbols进行预处理。

![1](./Pictures/image-20250709180618391.png)

- 硬件资源的抽象映射（如寄存器地址）。
- 代码的灵活配置与优化。
- 跨平台兼容性支持。
- 调试与生产版本的快速切换。

STM32F103xB文件的作用：

核心作用：通过条件编译启用设备特定代码。

包含正确的设备头文件，启用外设驱动和内存映射

#### 3.4链接文件

Linker页面设置链接文件。

![1](.\Pictures\image-20250708142245783.png)

作用：

- 定义物理内存布局（如 Flash、RAM 的起始地址和大小）。
- 指定代码段（.text）、数据段（.data）、BSS 段（.bss）等如何分配到物理内存。
- 控制栈（Stack）和堆（Heap）的大小与位置。
- 支持复杂的内存分区（如将关键代码放在特定 Flash 区域）。
- .stack：栈区域，用于局部变量和函数调用。
- .heap：堆区域，用于动态内存分配（如`malloc()`）。

**关键段说明**：

- **.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）。
- **.text**：程序代码段，包含编译后的指令。
- **.data**：已初始化的全局变量和静态变量（如 `int a = 10;`）。
- **.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。
- **.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。
- **.heap**：堆区域，用于动态内存分配（如 `malloc()`、`free()`）。

#### 3.5文件路径位置

在Option页面C/C++设置文件路径位置，包括头文件位置。

![1](.\Pictures\image-20250708142455122.png)

#### 3.6输出文件配置

选择Output页面，然后设置输出文件位置。

![1](.\Pictures\image-20250708142616060.png)

1. .hex文件：十六进制文件。
2. .bin文件：二进制文件。
3. .txt文件：文本格式文件。
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。
5. .sim：通常指用于仿真（Simulation）的配置文件或结果文件。

#### 3.7输出文件路径

打开Option，选择General，选择output进行配置。

![1](.\Pictures\image-20250708142932221.png)

### 4.调试器配置

打开Option，选择Debug进行配置

![1](.\Pictures\image-20250708143112548.png)

| 选项                                     | 功能描述                                                     |
| ---------------------------------------- | ------------------------------------------------------------ |
| **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 |
| **System(default) Reset**                | 上电复位                                                     |
| **Software Reset**                       | 通过写入 SCB_AIRCR 寄存器触发软件系统复位（SYSRESETREQ）。   |
| **Hardware Reset**                       | 通过控制 NRST 引脚触发硬件复位。                             |
| **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                   |



| 操作                    | 功能描述                                | 适用场景           |
| ----------------------- | --------------------------------------- | ------------------ |
| **Debug Download**      | 下载程序并启动调试会话                  | 开发阶段调试代码   |
| **Production Download** | 仅下载程序，不启动调试（如 Flash 编程） | 生产环境烧录固件   |
| **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 |
| **Load Symbol File**    | 仅加载符号表（不下载程序）              | 附加到已运行的程序 |

jlink：提供了高效的硬件调试、Flash 编程和性能分析功能。

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

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

| 工具        | 优势                                     | 劣势                     |
| ----------- | ---------------------------------------- | ------------------------ |
| **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 |
| **J-Link**  | 功能全面、性价比高                       | 追踪能力较 iJet 有限     |
| **ST-Link** | 低成本、官方支持                         | 仅支持 STM32 系列        |

### 5.库相关配置

设置库文件相关位置，同时在程序内include头文件，使用库。

| 选项   | 功能描述                                                     |
| ------ | ------------------------------------------------------------ |
| none   | 不链接任何标准库，适合资源受限的环境。                       |
| normal | 链接标准 C 库的常规版本，平衡了代码大小和运行速度。          |
| 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。 |
| 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。 |
| libc++ | 链接 C++ 标准库，适用于 C++ 开发。                           |

![1](./Pictures/image-20250710142954145.png)

CMSIS提供 Cortex-M 处理器内核的底层访问接口，包括：

- 寄存器定义（如 NVIC、SCB、SysTick）。
- 中断处理函数接口。
- 系统时钟配置函数。

### 6.静态库的封装和调用

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。
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。
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。
4. 可以发现静态库的函数可以在工程里面进行调用。

<img src=".\Pictures\image-20250708144035699.png" alt="image-20250708144035699" style="zoom:50%;" />

<img src="./Pictures/image-20250709181230566.png" alt="image-20250709181230566" style="zoom:50%;" />

### 7.工程调试

#### 7.1断点

##### 7.1.1设置断点

左侧标红设置断点

<img src=".\Pictures\image-20250708150820220.png" alt="image-20250708150820220" style="zoom:50%;" />

##### 7.1.2禁用断点

鼠标右键点击，disable breakpoints。

<img src=".\Pictures\image-20250708151057158.png" alt="image-20250708151057158" style="zoom:50%;" />

##### 7.1.3启用断点

鼠标右键点击，disable breakpoints。

##### 7.1.4取消断点

鼠标左键点击断点即可取消。

##### 7.1.5条件断点

鼠标右键想要断点处，选择Edit Breakpoint，将条件写入即可。

<img src=".\Pictures\image-20250708152500923.png" alt="image-20250708152500923" style="zoom:50%;" />

### 8.监控信息

选择view，找到watch，找到想要监视的信息，将其拖到watch窗口即可。

<img src=".\Pictures\image-20250708152756370.png" alt="image-20250708152756370" style="zoom:50%;" />

| 类型                        | 特点                                                      | 适用场景                 | 更新方式       |      |      |
| --------------------------- | --------------------------------------------------------- | ------------------------ | -------------- | ---- | ---- |
| **Watch Window**            | 手动添加、持续跟踪                                        | 长期监视关键变量         | 自动（暂停时） |      |      |
| **Quick Watch**             | 临时查看、即时计算                                        | 快速验证单个变量         | 手动触发       |      |      |
| **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） |      |      |
| **Memory Watch**            | 直接访问内存地址                                          | 调试内存相关问题         | 自动（暂停时） |      |      |
| **Register Watch**          | 监控硬件寄存器                                            | 底层硬件调试             | 自动（执行时） |      |      |
| **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     |      |      |
| **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           |      |      |
| **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           |      |      |
| **Statics Watch**           | 监视程序内的静态窗口                                      |                          |                |      |      |

### 9.寄存器信息

打开view的registers窗口即可查看寄存器信息。

<img src=".\Pictures\image-20250708152951214.png" alt="image-20250708152951214" style="zoom:50%;" />

 **r0~r3**： 主要用于子程序间传递参数。

 **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。

 **r12** ：用作子程序间scratch 寄存器，即 ip 寄存器。

 **r13**： 通常用做栈指针，即 sp。

 **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。

 **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。

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

### 10.内存信息

打开view的memory窗口即可查看寄存器信息

![image-20250708153108132](.\Pictures\image-20250708153108132.png)

想要查看变量信息，可以通过添加取址符号&进行查看。

### 11.栈信息

打开view的stack窗口即可查看栈信息

<img src=".\Pictures\image-20250708153204889.png" alt="image-20250708153204889" style="zoom:50%;" />

### 12.汇编信息

打开view的disassembly窗口可以查看汇编信息

<img src=".\Pictures\image-20250708153257586.png" alt="image-20250708153257586" style="zoom:50%;" />

### 13.调用堆栈信息

打开view的call Stack窗口可以查看堆栈信息

<img src=".\Pictures\image-20250708153531949.png" alt="image-20250708153531949" style="zoom:50%;" />

**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。

- 核心作用：

  - 保存函数调用时的上下文（如返回地址、寄存器值）。

  - 存储局部变量和函数参数。

  - 支持中断处理和异常响应。

    | **特性**       | **堆栈（Stack）**          | **堆（Heap）**                    |
    | -------------- | -------------------------- | --------------------------------- |
    | **管理方式**   | 由 CPU 自动管理（SP 指针） | 由程序员手动分配（如 `malloc()`） |
    | **分配效率**   | 快（直接移动 SP）          | 慢（需动态查找空闲内存块）        |
    | **空间大小**   | 固定（由链接脚本指定）     | 动态（受限于剩余内存）            |
    | **数据生存期** | 与函数调用周期绑定         | 由程序员控制（`free()`）          |
    | **生长方向**   | 通常向下（低地址）         | 向上（高地址）                    |
    | **内存碎片**   | 不存在                     | 可能产生（多次分配 / 释放）       |

### 14.单步调试

#### 14.1逐过程调试

菜单栏Step over。

<img src=".\Pictures\image-20250708153851629.png" alt="image-20250708153851629" style="zoom:50%;" />

| 序号 | 英文                    | 作用                                                         |
| ---- | ----------------------- | ------------------------------------------------------------ |
| 1    | compile                 | 编译当前页                                                   |
| 2    | make                    | 编译全部文件                                                 |
| 3    | toggle Breakpoint       | 切换断点                                                     |
| 4    | Make & Restart Debugger | 重新启动调试器并从头开始调试程序                             |
| 5    | Restart Debugger        | 重新开始调试，但不做代码更改或重新编译                       |
| 6    | stop Debugger           | 退出调试模式，返回到编辑器状态，释放调试器资源。             |
| 7    | step over               | 逐过程调试                                                   |
| 8    | step into               | 逐语句调试                                                   |
| 9    | step out                | 跳出                                                         |
| 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。 |
| 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**。 |
| 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。 |
| 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。 |
| 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）。 |

#### 14.2逐语句调试

菜单栏Step into。

#### 14.3 复位

菜单栏Restart。

#### 14.4跳出

菜单栏step out。