導(dǎo)讀：程序運(yùn)行過(guò)程中，有些數(shù)據(jù)被莫名修改了，在哪里修改的？又是怎么修改的？這個(gè)代碼我只想知道是否運(yùn)行過(guò)，或者運(yùn)行了多少次，但是不想讓程序停下來(lái)，或者僅打印調(diào)試信息，怎么辦？當(dāng)這個(gè)變量設(shè)置成某個(gè)數(shù)據(jù)后，我想讓程序自動(dòng)暫停下來(lái)進(jìn)行分析，怎么辦？

以上問(wèn)題的所有答案就在本節(jié)內(nèi)容：斷點(diǎn)窗口（KEIL）。

本節(jié)內(nèi)容將顛覆你之前對(duì)斷點(diǎn)調(diào)試的認(rèn)知。這個(gè)調(diào)試技巧魚鷹也用了半年多了，當(dāng)時(shí)知道這個(gè)調(diào)試方法的時(shí)候特別興奮，感覺(jué)發(fā)現(xiàn)了新大陸。而這個(gè)調(diào)試技巧也在魚鷹接手公司項(xiàng)目代碼的時(shí)候快速解決了不少疑難雜癥，而前些天又?jǐn)U展學(xué)習(xí)了這個(gè)技巧的功能，更是讓魚鷹在學(xué)會(huì)之后輕松解決了好幾個(gè)一般調(diào)試方法很難解決的 BUG，相信這個(gè)技巧也將為魚鷹之后的開(kāi)發(fā)調(diào)試之旅發(fā)揮更大的作用。

我們知道常規(guī)的斷點(diǎn)調(diào)試是在想觀察哪里的問(wèn)題時(shí)就在對(duì)應(yīng)的代碼地址設(shè)置斷點(diǎn)，并且一旦運(yùn)行到斷點(diǎn)位置會(huì)讓程序自動(dòng)暫停運(yùn)行，這種斷點(diǎn)調(diào)試功能確實(shí)為開(kāi)發(fā)者解決 bug 立下了汗馬功勞，但是這種方式有很大的局限性，因?yàn)楹芏鄷r(shí)候我們并不需要讓程序停下來(lái)，而只想知道是否在這段代碼運(yùn)行過(guò)，或者說(shuō)發(fā)生問(wèn)題的位置根本不能停下來(lái)，否則就會(huì)讓整個(gè)系統(tǒng)功能出現(xiàn)問(wèn)題，比如中斷處理函數(shù)的調(diào)試，程序一旦停下了也就失去了所有中斷的后續(xù)響應(yīng)；比如兩個(gè)設(shè)備通信，一方采用常規(guī)斷點(diǎn)的方式調(diào)試，肯定會(huì)打斷正常的通信過(guò)程，而這可不是我們想要的，我們只想知道在收到或發(fā)送數(shù)據(jù)后得到環(huán)境快照，而并不想讓程序停下來(lái)。以上這些問(wèn)題可以采用打印方式解決，但是打印調(diào)試也有很多弊端：

以串口為例：

1、你必須添加必要的打印和串口驅(qū)動(dòng)代碼，如果你使用 printf 函數(shù)，你還得重定向（如果對(duì)空間要求高的話，你得知道使用 printf 差不多要占用 1K 大小代碼空間）。

2、如果打印效率比較低，常規(guī)波特率 9600 和 115200 打印一個(gè)字符串耗時(shí)可能比較久，那么對(duì)于中斷頻率較高的函數(shù)就可能就不適用了。如果你使用 printf 函數(shù)，你還得考慮函數(shù)是否可重入問(wèn)題。

3、在代碼中引入調(diào)試代碼有風(fēng)險(xiǎn)，本來(lái)程序運(yùn)行沒(méi)有問(wèn)題的，一旦引入調(diào)試代碼之后可能就出現(xiàn)了問(wèn)題，這種情況對(duì)于擁有豐富開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)的人來(lái)說(shuō)應(yīng)該見(jiàn)怪不怪了。原因就在于打印輸出時(shí)間太久，打亂了程序運(yùn)行的節(jié)奏（而這也是我推薦使用 ITM 調(diào)試的一個(gè)原因，因?yàn)樗妮敵鲂时却谝叩枚啵蛘叽蛴『瘮?shù)本身有問(wèn)題，也會(huì)導(dǎo)致程序運(yùn)行出現(xiàn)問(wèn)題。

4、調(diào)試完畢之后，你必須把對(duì)應(yīng)的調(diào)試代碼刪除（不管是刪除代碼還是使用宏，都要進(jìn)行這一步），不然會(huì)影響運(yùn)行效率。而人是健忘的（也不能說(shuō)健忘，可能只是因?yàn)閷Ｗ⒂?BUG 本身，容易忘記其它細(xì)枝末節(jié)，而解決 bug 之后的欣喜更可能忘記后續(xù)處理工作了）這個(gè)時(shí)候你可以嘗試用 #warnning。但是這一步還是必不可少。

而以上問(wèn)題的解決方案就是 KEIL 的斷點(diǎn)調(diào)試窗口！

首先打開(kāi)數(shù)據(jù)觀察點(diǎn)的窗口：

快捷鍵是 Ctrl + B。

可以看到如下窗口：

當(dāng)然你也可以通過(guò)下面這種方式打開(kāi)并設(shè)置：

從這里你會(huì)發(fā)現(xiàn)，其實(shí)這個(gè)窗口就是用來(lái)管理你設(shè)置的斷點(diǎn)的。平常使用的設(shè)置斷點(diǎn)方法只是其中的一種特例罷了。

首先要知道的就是，調(diào)試器支持的斷點(diǎn)數(shù)量是有限的，具體有多少視情況而定，一旦 KEIL 警告你設(shè)置斷點(diǎn)太多，那么就要?jiǎng)h除一些斷點(diǎn)了：

常規(guī)用法

1、代碼位置運(yùn)行次數(shù)

有些時(shí)候我們想知道某些代碼的運(yùn)行次數(shù)，比如進(jìn)入中斷處理函數(shù)的次數(shù)，尋常的斷點(diǎn)設(shè)置方式必然會(huì)讓程序停止在中斷程序中，但有些時(shí)候我們并不希望它停下來(lái)。這個(gè)時(shí)候，你只需要打開(kāi)該窗口，找到已有的對(duì)應(yīng)斷點(diǎn)位置，雙擊之后就可以看到類似下面的窗口：

此時(shí)，你將 Count 的值設(shè)置的盡可能大一些，那么就可以讓程序運(yùn)行多次之后才停止。

比如我們?cè)O(shè)置 Count 的值為 100 次，那么必須在該代碼位置運(yùn)行 100 次才會(huì)讓程序暫停。當(dāng)你設(shè)置完后點(diǎn)擊【Define】后，就會(huì)詢問(wèn)你是否需要重新定義，你選擇“是”即可。

這樣你的斷點(diǎn)變成了這樣：

后面的 count=100 表示剩余運(yùn)行次數(shù)為 100，運(yùn)行 100 次后將停止程序。前面的 00 代表斷點(diǎn)號(hào)，E 代表這是一個(gè)執(zhí)行斷點(diǎn)，0x080016B0 代表代碼地址，后面的是源碼位置。

當(dāng)這個(gè)斷點(diǎn)位置運(yùn)行了 2 次，重新打開(kāi)該窗口（刷新數(shù)據(jù)），發(fā)現(xiàn)這個(gè)數(shù)變成了 98，從而可以推算出，已經(jīng)運(yùn)行了多少了。如果說(shuō)你想讓這段代碼運(yùn)行 2 次后停止，那么你只需要一開(kāi)始設(shè)置 Count 的值為 2 即可。

2、數(shù)據(jù)訪問(wèn)

有些時(shí)候我們需要知道一些變量會(huì)在哪里被訪問(wèn)，那么你可以設(shè)置該變量的訪問(wèn)條件。比如魚鷹想知道 emOspery 變量會(huì)在哪里被讀取？那么你只需設(shè)置如下：

定義之后就是這樣：

因?yàn)?Count 值設(shè)置為 1，所以每一次讀取 emOspery 的操作都將使程序停止。比如這段代碼：

還有后面的打印函數(shù)也使用 emOsprey 變量，所以也會(huì)導(dǎo)致程序運(yùn)行停止。可能你會(huì)感到奇怪，為什么 emOsprey++這樣的操作也會(huì)涉及到讀取？事實(shí)上你理解了 CPU 寄存器存在的意義也就明白了。

而當(dāng)你設(shè)置為寫（Write）訪問(wèn)時(shí)，你會(huì)發(fā)現(xiàn)從復(fù)位程序開(kāi)始運(yùn)行后，程序會(huì)停止在某個(gè)地方，這是為什么？當(dāng)你知道全局變量會(huì)在進(jìn)入 main 函數(shù)之前被初始化時(shí)，你也就明白為什么了。

在這里我們選擇使用 Objects 訪問(wèn)，即按整個(gè)變量對(duì)象進(jìn)行訪問(wèn)，上面的 emOsprey 變量實(shí)際上是 uint16_t，所以 len 為 2，即字節(jié)大小。也就說(shuō)，如果你設(shè)置為 Objects 訪問(wèn)，那么它會(huì)根據(jù)實(shí)際的情況設(shè)置訪問(wèn)范圍。

為了更好的說(shuō)明這一點(diǎn)，我構(gòu)造一個(gè)結(jié)構(gòu)體。

這個(gè)結(jié)構(gòu)體大小可以看出是 6 個(gè)字節(jié)。

然后設(shè)置訪問(wèn)該結(jié)構(gòu)體的條件：

如果我們按 Objects 訪問(wèn)的話，那么下面的每一條語(yǔ)句都會(huì)導(dǎo)致程序運(yùn)行的停止。

這是因?yàn)檫@些數(shù)據(jù)都在 Osprey 結(jié)構(gòu)體的范圍內(nèi)（從這里也可以了解到，只要在 len 的范圍內(nèi)的訪問(wèn)都會(huì)導(dǎo)致程序停止運(yùn)行，所以你可以試試將 Size 設(shè)置得更大）。

而如果設(shè)置為 Byte 訪問(wèn)的話，那么就只有第一條語(yǔ)句才會(huì)導(dǎo)致程序停止運(yùn)行：

實(shí)際上如果你希望只在某個(gè)結(jié)構(gòu)體成員變量被訪問(wèn)時(shí)才停止，那么直接這么設(shè)置就可以：

你會(huì)發(fā)現(xiàn)設(shè)置是如此之簡(jiǎn)單。

實(shí)際上還有一種更為通用的訪問(wèn)方式，即按地址訪問(wèn)。

上面可以看出 Ospery.Ospery1 成員變量的地址為 0x20000016（由此我們知道也可以通過(guò)這個(gè)來(lái)看出一個(gè)結(jié)構(gòu)體變量的地址是多少）。所以我們可以這樣設(shè)置：

而代碼位置的斷點(diǎn)設(shè)置亦是如此。

斷點(diǎn)太多，怎么知道程序因何停止？看你的命令窗口就知道了：

3、數(shù)據(jù)匹配

有些時(shí)候，我們并不關(guān)注地址訪問(wèn)情況，而對(duì)變量的數(shù)據(jù)內(nèi)容感興趣。比如說(shuō)魚鷹想讓變量emOspery 等于 1 時(shí)停下來(lái)，怎么設(shè)置？

只要簡(jiǎn)單的設(shè)置 emOspery == 1 即可（注意必須設(shè)置訪問(wèn)條件，并且 Size 設(shè)置正確）。

事實(shí)上你也可以設(shè)置兩個(gè)變量相等作為條件：

設(shè)置為不等也是可以的：

當(dāng)然還有其它支持的運(yùn)算就靠你們自己去發(fā)現(xiàn)了（可支持運(yùn)算：&，&&，<，<=，>，>= ，==，!=）。

注意：以上內(nèi)容可以組合使用，比如讀、寫條件，計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)等可以同時(shí)設(shè)置。滿足條件時(shí)就會(huì)讓程序運(yùn)行停止。

高級(jí)用法

以上為比較常規(guī)的調(diào)試功能，現(xiàn)在說(shuō)說(shuō)魚鷹剛學(xué)習(xí)的技能，這個(gè)技能的使用靈活性更大，而且對(duì)于解決疑難雜癥更是不二之選。

首先設(shè)置一個(gè)你需要的斷點(diǎn)：

打開(kāi)斷點(diǎn)窗口，并雙擊你之前設(shè)置的斷點(diǎn)：

設(shè)置 Command 為【printf(“USRAT_Init()\n”)】（注意\n，否則可能不能輸出，這個(gè)應(yīng)該是 KEIL 的一個(gè) bug）。最后【Define】

清空你之前的命令（如果你不嫌亂的話，也可以不清空）：

那么你的程序每次運(yùn)行到這個(gè)代碼位置都會(huì)在Command 窗口輸出一條信息：

但是你的程序并不會(huì)停止。

如果說(shuō)你想讓斷點(diǎn)代碼位置運(yùn)行多次之后才輸出一條信息也是可以的，只要設(shè)置Count 即可。

這里可能你會(huì)問(wèn)，這 printf 不就是我們寫的打印函數(shù)嗎？事實(shí)上，是，也不是。

這個(gè)函數(shù)是打印函數(shù)沒(méi)錯(cuò)，但是這是 KEIL 調(diào)用的打印函數(shù)，輸出位置是 Command 窗口，和你自己寫的代碼沒(méi)一點(diǎn)關(guān)系，每次觸發(fā)條件時(shí)KEIL 都會(huì)調(diào)用該函數(shù)進(jìn)行打印，而不會(huì)讓你的程序暫停運(yùn)行。事實(shí)上這個(gè) Command 絕不僅僅只是設(shè)置 printf這么簡(jiǎn)單，如果真是這樣我也不會(huì)如此推崇它了，感興趣的可以去官網(wǎng)查找關(guān)于調(diào)試命令的使用方法。

因?yàn)槭抢?KEIL 去執(zhí)行打印任務(wù)，所以對(duì)你的程序幾乎沒(méi)有任何影響，并且在你設(shè)置斷點(diǎn)后也不用擔(dān)心刪除代碼問(wèn)題，可以放心飲用。還有一個(gè)額外的好處就是，對(duì)于所有能設(shè)置調(diào)試斷點(diǎn)的單片機(jī)都適用，因此對(duì)于調(diào)試器也就沒(méi)有過(guò)多的要求了，比如說(shuō)，不管你是用JLINK、ST-LINK 還是CMSIS-DAP（CMSIS-DAP 不能使用ITM，所以魚鷹才會(huì)想著用別的方式替代。總算是找到了，而且它在某些方面更出色），都可以這么用。

現(xiàn)在摘錄官網(wǎng)一些關(guān)于斷點(diǎn)窗口的知識(shí)：

表達(dá)式定義斷點(diǎn)類型：

§當(dāng)設(shè)置標(biāo)志 **Read **或 **Write **或兩者時(shí)，訪問(wèn)中斷（A）被定義 。發(fā)生指定的內(nèi)存訪問(wèn)時(shí)會(huì)觸發(fā)斷點(diǎn)。以字節(jié)為單位指定內(nèi)存訪問(wèn)窗口的大小，或者以表達(dá)式的對(duì)象大小指定。對(duì)于此斷點(diǎn)類型，**Expression **必須解析為內(nèi)存地址和內(nèi)存類型。允許的運(yùn)算符（＆，&&，<。<=。>，> =，= =和！=）在程序執(zhí)行暫停或執(zhí)行**命令**之前比較變量值 。

§當(dāng)Expression解析為代碼地址時(shí)，將執(zhí)行執(zhí)行中斷（E）。到達(dá)指定的代碼地址時(shí)觸發(fā)斷點(diǎn)。代碼地址必須引用 CPU 指令的第一個(gè)字節(jié)。

§當(dāng)Expression不能簡(jiǎn)化為地址時(shí)，定義條件中斷（C）。當(dāng)條件表達(dá)式變?yōu)?TRUE 時(shí)，斷點(diǎn)將觸發(fā)。在每條 CPU 指令之后重新計(jì)算條件表達(dá)式，并且會(huì)大大減慢程序執(zhí)行速度。

該計(jì)數(shù)值指定的次數(shù)的斷點(diǎn)表達(dá)式必須計(jì)算為 TRUE 斷點(diǎn)觸發(fā)之前的數(shù)目。

當(dāng)命令被指定的μVision 執(zhí)行語(yǔ)句，然后恢復(fù)執(zhí)行程序。此處指定的命令可以是μVision 調(diào)試或信號(hào)功能。要從這些函數(shù)中暫停程序執(zhí)行，請(qǐng)?jiān)O(shè)置系統(tǒng)變量break。

注意

當(dāng)在模擬器中將訪問(wèn)斷點(diǎn)（讀或?qū)懀┰O(shè)置為外設(shè)寄存器（SFR）時(shí)，即使應(yīng)用程序未訪問(wèn)外設(shè)寄存器，斷點(diǎn)也可能觸發(fā)。發(fā)生這種情況是因?yàn)棣蘓ision 模擬器在應(yīng)用程序驅(qū)動(dòng)和模擬器內(nèi)部訪問(wèn)之間沒(méi)有區(qū)別。

里面有一個(gè)比較關(guān)鍵的就是關(guān)于條件中斷（C），如果你設(shè)置的表達(dá)式不是一個(gè)代碼地址，也沒(méi)有設(shè)置讀寫訪問(wèn)條件，那么就會(huì)被設(shè)置為條件中斷，一旦設(shè)置為條件中斷，那么會(huì)在每條匯編指令后計(jì)算表達(dá)式，這會(huì)影響程序正常運(yùn)行速度，所以沒(méi)有必要的話，不要設(shè)置為條件中斷。

設(shè)置斷點(diǎn)的一般錯(cuò)誤總結(jié)：

當(dāng)彈出以下窗口時(shí)，說(shuō)明斷點(diǎn)設(shè)置錯(cuò)誤，需要查看命令窗口才能知道具體錯(cuò)誤信息。

**a) **斷點(diǎn)太多

刪除一些斷點(diǎn)即可

**b) **重復(fù)定義斷點(diǎn)

這是因?yàn)橹澳阋呀?jīng)定義了這個(gè)斷點(diǎn)，而現(xiàn)在你又定義了這個(gè)斷點(diǎn)，這個(gè)時(shí)候你可以選擇覆蓋之前的斷點(diǎn)或者保留之前的斷點(diǎn)

**c) **不允許對(duì)同一個(gè)資源設(shè)置不同類型斷點(diǎn)

這個(gè)是由于對(duì)同一個(gè)資源準(zhǔn)備設(shè)置不同斷點(diǎn)導(dǎo)致的，需要?jiǎng)h除之前的設(shè)置的斷點(diǎn)才行。

**d) **表達(dá)式錯(cuò)誤

檢查你的表達(dá)式是否正確，注意如果你使用了運(yùn)算符，那么對(duì)于浮點(diǎn)變量的支持好像并不正常，不管你怎么設(shè)置，都說(shuō)表達(dá)式錯(cuò)誤。

到此，斷點(diǎn)窗口（前期我叫它數(shù)據(jù)觀察點(diǎn)，我也不知道從哪看到的這個(gè)詞，后來(lái)覺(jué)得還是斷點(diǎn)窗口比較準(zhǔn)確）的內(nèi)容就結(jié)束了。這個(gè)小節(jié)內(nèi)容對(duì)于調(diào)試而言絕對(duì)是一大利器，也是魚鷹決定寫這個(gè)KEIL 調(diào)試系列文章的主要原因。但是以上所有的調(diào)試內(nèi)容都有一個(gè)很大的局限性，就是它只能定格在某一刻（如果你使用Command 命令就不一樣了），而這一刻前面的所有信息都無(wú)法知曉。這個(gè)時(shí)候就要了解另一個(gè)調(diào)試技能，ITM，它能將程序從出生（復(fù)位程序開(kāi)始）到死亡（死循環(huán)或者斷電）的大部分信息記錄下來(lái)。這個(gè)章節(jié)內(nèi)容早已發(fā)布，感興趣的就去前面看一看咯。






審核編輯：劉清