Jlink之J-Scope虛擬示波器

01、虛擬示波器

說到虛擬示波器，大家應該都不陌生。在學校時開發智能車，調節PID時虛擬示波器是必須的工具。虛擬示波器軟件有很多，之前我也分享過一篇文章《一個超贊的開源串口虛擬示波器項目》，基於QT的開源軟件，大家有興趣可以看一下。一般情況下虛擬示波器軟件都是通過串口接收數據的，所以要求MCU通過串口把數據打包成軟件支持的協議發給虛擬示波器軟件。

02、J-Scope是什么

J-Scope是J-link的功能之一，J-Link是SEGGER公司為支持仿真ARM內核芯片推出的JTAG仿真器。簡單地說，是一個JTAG協議轉換盒。關於J-Link可以看之前的文章《關於JTAG你知道和不知道的都在這里》《JLink cmd的使用》。

 J-Scope也是SEGGER公司推出的，使用Jlink連接MCU后，可以在目標MCU運行時，實時分析數據並圖形化顯示的軟件。

J-Scope可以以類似示波器的方式顯示多個變量的值。它讀取elf或axf文件並允許選擇多個變量進行可視化。

只需將目標微控制器連接到J-Link並啟動J-Scope，幾個步驟即可配置J-Scope，並選擇要顯示的符號。如下圖

 J-Scope主要有RTT和HSS兩種工作模式。

RTT模式：需要用戶在MCU上添加代碼，有點類似串口上傳數據，因為有額外的代碼，所以需要占用MCU的資源。優點是速度快，缺點是需要額外的代碼。

HSS模式：不需要用戶在MCU上添加任何代碼，只需要使用J_Scope加載MDK或IAR的可執行文件即可，而且可以隨時鏈接MCU，不影響MCU的正常功能，不需要額外的資源。使用標准的SWD接口即可。優點是不需要添加代碼，缺點是速度較慢，一般為1K。

因為HSS模式不需要額外添加任何代碼，所以我比較喜歡HSS模式，日常開發中也經常用到HSS模式。下文將重點講解HSS模式。

 

軟件准備，要使用J-Scope功能，除了一個JLink外，還需要安裝J-Flash和J-Scope軟件。下載鏈接如下

下載鏈接：https://pan.baidu.com/s/1KO13rZw8RVyIQPN4Qpp4-w

提取碼：eqxx

 

03、HSS模式

首先編寫測試代碼，將程序下載到單片機內

#include "main.h"
#include <math.h>       /* sin */

RCC_ClocksTypeDef RCC_Clocks;

float x = 0;
double sin_o = 0;
double cos_o = 0;
int main(void)
{
  RCC_GetClocksFreq(&RCC_Clocks);
  
  while (1)
  {
    x += 1;
    if(x >= 360)
      x = 0;
    sin_o = sin(x*3.14/180);
    cos_o = cos(x*3.14/180);
  }
}

J-Scope軟件的配置

新建工程，在①處選擇USB，大部分情況下我們都是使用USB連接的Jlink的，在②處在SpecifyTargetDevice處選擇對應的單片機型號，在③處選擇不同接口，我這里使用的SWD接口，在④處選擇HSS模式，額外說明⑤處的中文亂碼是us。

特別說明，在⑥處加載keil工程生成的.axf文件或IAR工程生成的.out文件。路徑中最好不要有中文。點擊OK完成配置。

 接下來選擇要觀察的變量，不僅僅如下cos_o的變量，還有RCC_Clocks結構體變量也可以監控，只能選擇全局變量，這也是J-Scope的局限性

 如果選擇完畢，需要增加其他變量，可以在線圖方框中右鍵，點擊AddSymbols新增變量，選中已經已經添加的變量，按del鍵就可以刪除。

 點擊紅色按鈕開始運行

 兩個技巧：移動下圖①處的三角可以快速上下移動波形。如②處在變量上右鍵可以使用快捷菜單。

04、總結

J-Scope個人覺得是一個不錯的工具，可以方便查看某些數據的波形，在ADC采集，溫度傳感器等等具有一定的作用。

比如一種情況：MCU采集溫度數據，通過串口報給其他設備，這時候其他設備顯示有很多異常的溫度值，這個時候需要定位是MCU采集錯了，還是其他設備解析數據錯了。如果還在開發中，這個時候debug既可。但在已經發布的軟件中，使用示波器監控解析串口數據是一個麻煩的事情，這個時候使用J-Scope就可以顯示MCU采集的溫度（保存在全局變量中）。不過這要求發布版本時，保存一份.ou文件或.axf文件。

J-Scope這么強大，但是依舊取代不了通過硬件串口發送給PC虛擬示波器的軟件，因為J-Scope只能讀取全局變量的數據，我們使用硬件串口可以將函數的局部變量發給虛擬示波器。

本文提供了一種針對發布版軟件，在沒有其他“埋點”打印的情況下，如何監控全局變量的方法，之前的文章《JLink cmd的使用》也提供了一種思路解決類似的問題，有興趣的同學可以看一下。

文末說句感想，開發中使用的用具沒有好壞，只是使用場景不同，多掌握幾種工具，就可以多一些辦法解決一些刺手的問題。