CN108920373A - 嵌入式软件调试系统及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种嵌入式软件调试系统及其方法，包括：所述DSP采集模块包括DSP主处理模块、采集模块；所述DSP主处理模块用于具有DSP主动调试信息输出功能，并将采集到的数据经过附加协议打包后，统一当做目标数据通过专用接口发送至MCU解析单元；所述MCU模块用于将接收到的信号后做处理解析，若不是实时调试，则将处理后的数据传输至存储模块存储；然后等待设备连接上位机或其他可显示输出的设备时，通过UART口电路将目标调试内容输出并显示，供调试人员分析使用。本发明通过以上设计就可以实现在无调试接口或无法实时抓取的情况下，获取并存储调试数据，更试用于产品后期维护阶段的数据收集；大大简化了整体的电路结构，制造成本低，便于集成。

Description

嵌入式软件调试系统及其方法

技术领域

本发明涉及嵌入式软件技术领域，特别涉及一种嵌入式软件调试系统及其方法。

背景技术

当今嵌入式设备已经占据我们生活的各个方面，汽车、家电、手机、平板、医疗设备、军工产品，甚至航空航天设备。在目前诸多的嵌入式设备应用领域中，我们更迫切的需要这些设备更加稳定的工作，来保证我们的生活安全可靠。对于更加稳定可靠的嵌入式设备，一是需要产品在设计阶段实现准确无误，二是产品在制造阶段的精准合格，三是产品在使用阶段的稳定可靠。其中最重要的阶段是产品设计阶段，首先要保证设计的准确性，其次要保证产品在后期的可维护性。大多数产品在设计阶段需要开发人员对产品进行逐阶段的测试修改，从而达到产品功能准确无误的目的，故需要一种可靠的调试技术来支撑。更稳定的产品需要在投入实际使用后收集更多的真实数据及各种异常情况来分析问题并解决问题，即产品在维护阶段的调试功能也是必不可少的。

然而现有的嵌入式产品调试技术大多仅限于产品设计研发阶段，多考虑到后期调试及产品维护阶段会增加产品的设计成本及后期维护复杂程度，从而免去该设计。因此目前需要本领域技术人员迫切解决的一个技术问题就是：提供一种低成本且易用的嵌入式软件调试方案。

发明内容

本发明的目的旨在至少解决所述技术缺陷之一。

为此，本发明的目的在于提出一种低成本的嵌入式软件调试系统及其方法，可以实现在无调试接口或无法实时抓取的情况下，获取并存储调试数据。

为了实现上述目的，本发明提供一种嵌入式软件调试系统，包括：MCU解析单元、DSP采集模块；

所述DSP采集模块包括DSP主处理模块、采集模块；

所述采集模块用于被动收集设备运行中采集到的数据，即根据设备功能需求在后期调试阶段或分析产品稳定性问题时起到调试数据收集作用；

所述DSP主处理模块用于具有DSP主动调试信息输出功能，并将采集到的数据经过附加协议打包后，统一当做目标数据通过专用接口发送至MCU解析单元；

所述MCU解析单元包括MCU模块、存储模块；

所述MCU模块用于将接收到的信号后做处理解析，若不是实时调试，则将处理后的数据传输至存储模块存储；然后等待设备连接上位机或其他可显示输出的设备时，通过UART口电路将目标调试内容输出并显示，供调试人员分析使用；

所述MCU模块包括MCU主处理模块、解析模块、目标数据分发模块；

所述MCU主处理模块用于将目标数据传输给解析模块，并根据解析模块的解析结果控制目标数据分发模块；

所述解析模块由主控功能创建数据等待中断，在DSP采集模块发送目标数据后触发该中断，进入处理函数；用于根据预定协议解析目标数据，解析后直接判断是否为目标调试数据，如果是则由所述MCU主处理模块控制目标数据分发模块进行后一步处理；如果不是目标调试数据，继续判断是否为协议中其他有效数据，如果是有效数据则返回第二主处理功能模块进行相应处理，如果不是有效数据则丢弃该无效包，继续进入中断等待如此循环；

所述目标数据分发模块用于对解析模块解析后获得的目标调试数据进行判断，完成数据转存、数据传输的功能；

所述存储模块用于进行数据的存储。

进一步的，所述目标数据分发模块获得的目标调试数据后，首先判断是否为实时数据，并且由MCU主处理模块给出实时数据可否发送标志来判断可否直接通过通讯接口实时输出；若数据不能实时输出，则通过存储模块进行数据转存供后续使用；如果目前设备未连接至PC或者其他可显示设备，由主机判定为条件不允许输出，反之则可以输出显示；若判定为可以输出，则由MCU主处理模块将外部输出状态标志置位后告知通讯接口输出任务；此状态下通讯接口输出任务会将上述已经转存至存储模块的调试数据提取后，由通讯接口输出供调试分析人员使用；然后进入结束流程准备下次循环等待，重新回到解析模块的DSP数据中断等待步骤。

进一步的，所述DSP主处理模块通过其他通信接口与MCU主处理模块通信。

进一步的，所述MCU模块通过SPI接口与存储模块进行通信。

进一步的，所述MCU模块通过UART口电路与上位机或可显示、可转存外设连接，将目标调试内容输出并显示，供调试人员分析使用。

进一步的，所述MCU模块选用MSP432的MCU芯片。

进一步的，所述DSP采集模块选用TMS320C5504的DSP芯片。

进一步的，所述MCU模块、所述DSP采集模块还分别与其他模块拓展连接。

本发明还提供一种嵌入式软件调试方法，包括以下步骤：

步骤S1，DSP采集模块将调试数据及LOG信息经过附加协议打包后在进行传输MCU解析单元；

DSP采集模块被动收集设备运行中采集到的调试数据，即根据设备功能需求在后期调试阶段或分析产品稳定性问题时起到调试数据收集作用；

DSP采集模块对采集到的调试数据进行主动调试输出，当出现异常数据时进行报警；

DSP采集模块对采集到的调试数据与附加协议进行打包，统一当做目标数据通过专用接口发送至MCU解析单元；

步骤S2，MCU解析单元接收到附加协议的调试数据后，进行解析并存储至存储模块内等待后续使用，使用时，MCU主处理模块将存储的解析数据传输至上位机或连接至可显示或可转存外设，完整显示或输出给调试人员分析使用；

MCU模块的解析模块，由主控功能创建DSP数据中断等待，在DSP采集模块发送目标数据后触发该中断，进入处理函数；用于根据预定协议解析目标数据，解析后直接判断是否为目标调试数据，如果是则由所述MCU主处理模块控制目标数据分发模块进行后一步处理；如果不是目标调试数据，继续判断是否为协议中其他有效数据，如果是有效数据则返回第二主处理功能模块进行相应处理，如果不是有效数据则丢弃该无效包，继续进入中断等待如此循环；

目标数据分发模块获得的目标调试数据后，首先判断是否为实时数据，并且由MCU主处理模块给出实时数据可否发送标志来判断可否直接通过通讯接口实时输出；若数据不能实时输出，则通过存储模块进行数据转存供后续使用；如果目前设备未连接至PC或者其他可显示设备，由主机判定为条件不允许输出，反之则可以输出显示；若判定为可以输出，则由MCU主处理模块将外部输出状态标志置位后告知通讯接口输出任务；此状态下通讯接口输出任务会将上述已经转存至存储模块的调试数据提取后，由通讯接口输出供调试分析人员使用；然后进入结束流程准备下次循环等待，重新回到解析模块的DSP数据中断等待步骤。

进一步的，在步骤S1中，DSP采集模块将调试数据及LOG信息需要经过附加协议打包后再进行传输，该协议为原有通信的扩展协议。

本发明具有以下有益效果：

1、本发明的DSP采集模块将目标调试数据及LOG信息经过附加协议打包发送给MCU解析单元，由MCU解析单元对该附加协议的数据包进行解析并存储至存储模块等待后续使用；在由MCU解析单元通过UART连接至上位机或者连接至可显示或可转存外设，完整显示或输出给调试人员分析使用。通过以上设计就可以实现在无调试接口或无法实时抓取的情况下，获取并存储调试数据，更试用于产品后期维护阶段的数据收集。

2、本发明适用于多个主控芯片的嵌入式设备，必要条件为至少存在两个主控芯片，即利用MCU芯片作为调试信息存储及调试信息导出功能，利用DSP芯片作为被调试芯片；大大简化了整体的电路结构，且各元器件少，制造成本低，便于集成。

3、本发明基于原有产品设计，不改变原产品功能仅作功能扩展即可实现更加便捷且成本低廉的软件调试功能，其应用范围非常广。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本发明的主体结构连接框图；

图2为本发明的结构框图；

图3为本发明的DSP采集模块功能结构图；

图4为本发明的MCU模块的程序流程图；

图5为本发明的MCU模块的数据流程图；

图6为本发明的DSP芯片与MCU芯片进行通信的接口电路图；

图7为本发明的MCU芯片与DSP芯片进行通信的接口电路图；

图8为本发明的存储模块的电路原理图；

图9为本发明的MCU芯片中的UART口电路原理图；

图10为本发明的嵌入式软件调试方法的流程图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

本发明提供一种嵌入式软件调试系统，参考附图1-9所示，包括：MCU解析单元、DSP采集模块2。

DSP采集模块2包括DSP主处理模块21、采集模块22；

采集模块22用于被动收集设备运行中采集到的数据，即根据设备功能需求在后期调试阶段或分析产品稳定性问题时起到调试数据收集作用；

DSP主处理模块21用于具有DSP主动调试信息输出功能，并将采集到的数据经过附加协议打包后，统一当做目标数据通过专用接口发送至MCU解析单元；

MCU解析单元包括MCU模块1、存储模块3；

MCU模块1用于将接收到的信号后做处理解析，若不是实时调试，则将处理后的数据传输至存储模块存储；然后等待设备连接上位机或其他可显示输出的设备时，通过UART口电路将目标调试内容输出并显示，供调试人员分析使用。

MCU模块1包括MCU主处理模块11、解析模块12、目标数据分发模块13；

MCU主处理模块11用于将目标数据传输给解析模块12，并根据解析模块12的解析结果控制目标数据分发模块13；

解析模块12由主控功能创建数据等待中断，在DSP采集模块2发送目标数据后触发该中断，进入处理函数；用于根据预定协议解析目标数据，解析后直接判断是否为目标调试数据，如果是则由MCU主处理模块11控制目标数据分发模块13进行后一步处理；如果不是目标调试数据，继续判断是否为协议中其他有效数据，如果是有效数据则返回第二主处理功能模块进行相应处理，如果不是有效数据则丢弃该无效包，继续进入中断等待如此循环。

目标数据分发模块13用于对解析模块解析后获得的目标调试数据进行判断，完成数据转存、数据传输的功能。

目标数据分发模块13获得的目标调试数据后，首先判断是否为实时数据，并且由MCU主处理模块11给出实时数据可否发送标志来判断可否直接通过通讯接口实时输出；若数据不能实时输出，则通过存储模块进行数据转存供后续使用；如果目前设备未连接至PC或者其他可显示设备，由主机判定为条件不允许输出，反之则可以输出显示；若判定为可以输出，则由MCU主处理模块11将外部输出状态标志置位后告知通讯接口输出任务；此状态下通讯接口输出任务会将上述已经转存至存储模块的调试数据提取后，由通讯接口输出供调试分析人员使用；然后进入结束流程准备下次循环等待，重新回到解析模块的DSP数据中断等待步骤。

存储模块3用于进行数据的存储。

MCU模块1、DSP采集模块2还分别与其他模块拓展连接。

本发明的嵌入式软件调试系统适用于多个主控芯片的嵌入式设备，必要条件为至少存在两个主控芯片，本发明中MCU模块1选用MSP432的MCU芯片作为调试信息存储及调试信息导出功能。DSP采集模块2选用TMS320C5504的DSP芯片作为被调试芯片。本发明在原有产品设计的基础上，不改变原产品功能仅作功能扩展即可实现更加便捷且成本低廉的软件调试功能。

此外，如图9所示，MCU模块1通过UART口电路与上位机或可显示、可转存外设连接，将目标调试内容输出并显示，供调试人员分析使用。DSP主处理模块21通过其他通信接口与MCU主处理模块11通信，如图6所示，DPS芯片使用I2C接口通过DSP_I2C_SDA及DSP_I2C_SCL信号线与MCU芯片进行通信，如图7所示为MCU芯片与DSP芯片进行通信的接口电路图。MCU模块1通过SPI接口与存储模块3进行通信，如图8所示。

本发明还提供一种嵌入式软件调试方法，如图10所示，包括以下步骤：

步骤S1，DSP采集模块将调试数据及LOG信息经过附加协议打包后在进行传输MCU解析单元；

DSP采集模块被动收集设备运行中采集到的调试数据，即根据设备功能需求在后期调试阶段或分析产品稳定性问题时起到调试数据收集作用；

DSP采集模块对采集到的调试数据进行主动调试输出，当出现异常数据时进行报警；

DSP采集模块对采集到的调试数据与附加协议进行打包，统一当做目标数据通过专用接口发送至MCU解析单元；该协议为原有通信的扩展协议。

步骤S2，MCU解析单元接收到附加协议的调试数据后，进行解析并存储至存储模块内等待后续使用，使用时，MCU主处理模块将存储的解析数据传输至上位机或连接至可显示或可转存外设，完整显示或输出给调试人员分析使用；

MCU模块的解析模块，由主控功能创建DSP数据中断等待，在DSP采集模块发送目标数据后触发该中断，进入处理函数；用于根据预定协议解析目标数据，解析后直接判断是否为目标调试数据，如果是则由MCU主处理模块控制目标数据分发模块进行后一步处理；如果不是目标调试数据，继续判断是否为协议中其他有效数据，如果是有效数据则返回第二主处理功能模块进行相应处理，如果不是有效数据则丢弃该无效包，继续进入中断等待如此循环；

目标数据分发模块获得的目标调试数据后，首先判断是否为实时数据，并且由MCU主处理模块给出实时数据可否发送标志来判断可否直接通过通讯接口实时输出；若数据不能实时输出，则通过存储模块进行数据转存供后续使用；如果目前设备未连接至PC或者其他可显示设备，由主机判定为条件不允许输出，反之则可以输出显示；若判定为可以输出，则由MCU主处理模块将外部输出状态标志置位后告知通讯接口输出任务；此状态下通讯接口输出任务会将上述已经转存至存储模块的调试数据提取后，由通讯接口输出供调试分析人员使用；然后进入结束流程准备下次循环等待，重新回到解析模块的DSP数据中断等待步骤。

本发明通过以上设计就可以实现在无调试接口或无法实时抓取的情况下，获取并存储调试数据，更试用于产品后期维护阶段的数据收集。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。本发明的范围由所附权利要求及其等同限定。

Claims (10)

1.一种嵌入式软件调试系统，其特征在于，包括：MCU解析单元、DSP采集模块；

所述DSP采集模块包括DSP主处理模块、采集模块；

所述采集模块用于被动收集设备运行中采集到的数据，即根据设备功能需求在后期调试阶段或分析产品稳定性问题时起到调试数据收集作用；

所述DSP主处理模块用于具有DSP主动调试信息输出功能，并将采集到的数据经过附加协议打包后，统一当做目标数据通过专用接口发送至MCU解析单元；

所述MCU解析单元包括MCU模块、存储模块；

所述MCU模块用于将接收到的信号后做处理解析，若不是实时调试，则将处理后的数据传输至存储模块存储；然后等待设备连接上位机或其他可显示输出的设备时，通过UART口电路将目标调试内容输出并显示，供调试人员分析使用；

所述MCU模块包括MCU主处理模块、解析模块、目标数据分发模块；

所述MCU主处理模块用于将目标数据传输给解析模块，并根据解析模块的解析结果控制目标数据分发模块；

所述解析模块由主控功能创建数据等待中断，在DSP采集模块发送目标数据后触发该中断，进入处理函数；用于根据预定协议解析目标数据，解析后直接判断是否为目标调试数据，如果是则由所述MCU主处理模块控制目标数据分发模块进行后一步处理；如果不是目标调试数据，继续判断是否为协议中其他有效数据，如果是有效数据则返回第二主处理功能模块进行相应处理，如果不是有效数据则丢弃该无效包，继续进入中断等待如此循环；

所述目标数据分发模块用于对解析模块解析后获得的目标调试数据进行判断，完成数据转存、数据传输的功能；

所述存储模块用于进行数据的存储。

2.如权利要求1所述的嵌入式软件调试系统，其特征在于：所述目标数据分发模块获得的目标调试数据后，首先判断是否为实时数据，并且由MCU主处理模块给出实时数据可否发送标志来判断可否直接通过通讯接口实时输出；若数据不能实时输出，则通过存储模块进行数据转存供后续使用；如果目前设备未连接至PC或者其他可显示设备，由主机判定为条件不允许输出，反之则可以输出显示；若判定为可以输出，则由MCU主处理模块将外部输出状态标志置位后告知通讯接口输出任务；此状态下通讯接口输出任务会将上述已经转存至存储模块的调试数据提取后，由通讯接口输出供调试分析人员使用；然后进入结束流程准备下次循环等待，重新回到解析模块的DSP数据中断等待步骤。

3.如权利要求1所述的嵌入式软件调试系统，其特征在于：所述DSP主处理模块通过其他通信接口与MCU主处理模块通信。

4.如权利要求1所述的嵌入式软件调试系统，其特征在于：所述MCU模块通过SPI接口与存储模块进行通信。

5.如权利要求1所述的嵌入式软件调试系统，其特征在于：所述MCU模块通过UART口电路与上位机或可显示、可转存外设连接，将目标调试内容输出并显示，供调试人员分析使用。

6.如权利要求1所述的嵌入式软件调试系统，其特征在于：所述MCU模块选用MSP432的MCU芯片。

7.如权利要求1所述的嵌入式软件调试系统，其特征在于：所述DSP采集模块选用TMS320C5504的DSP芯片。

8.如权利要求1所述的嵌入式软件调试系统，其特征在于：所述MCU模块、所述DSP采集模块还分别与其他模块拓展连接。

9.一种嵌入式软件调试方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤S1，DSP采集模块将调试数据及LOG信息经过附加协议打包后在进行传输MCU解析单元；

DSP采集模块被动收集设备运行中采集到的调试数据，即根据设备功能需求在后期调试阶段或分析产品稳定性问题时起到调试数据收集作用；

DSP采集模块对采集到的调试数据进行主动调试输出，当出现异常数据时进行报警；

DSP采集模块对采集到的调试数据与附加协议进行打包，统一当做目标数据通过专用接口发送至MCU解析单元；

步骤S2，MCU解析单元接收到附加协议的调试数据后，进行解析并存储至存储模块内等待后续使用，使用时，MCU主处理模块将存储的解析数据传输至上位机或连接至可显示或可转存外设，完整显示或输出给调试人员分析使用；

MCU模块的解析模块，由主控功能创建DSP数据中断等待，在DSP采集模块发送目标数据后触发该中断，进入处理函数；用于根据预定协议解析目标数据，解析后直接判断是否为目标调试数据，如果是则由所述MCU主处理模块控制目标数据分发模块进行后一步处理；如果不是目标调试数据，继续判断是否为协议中其他有效数据，如果是有效数据则返回第二主处理功能模块进行相应处理，如果不是有效数据则丢弃该无效包，继续进入中断等待如此循环；

目标数据分发模块获得的目标调试数据后，首先判断是否为实时数据，并且由MCU主处理模块给出实时数据可否发送标志来判断可否直接通过通讯接口实时输出；若数据不能实时输出，则通过存储模块进行数据转存供后续使用；如果目前设备未连接至PC或者其他可显示设备，由主机判定为条件不允许输出，反之则可以输出显示；若判定为可以输出，则由MCU主处理模块将外部输出状态标志置位后告知通讯接口输出任务；此状态下通讯接口输出任务会将上述已经转存至存储模块的调试数据提取后，由通讯接口输出供调试分析人员使用；然后进入结束流程准备下次循环等待，重新回到解析模块的DSP数据中断等待步骤。

10.如权利要求9所述的嵌入式软件调试方法，其特征在于：在步骤S1中，DSP采集模块将调试数据及LOG信息需要经过附加协议打包后再进行传输，该协议为原有通信的扩展协议。