单片机开发过程中，有一个好的调试系统可以极大地提高开发效率。

举个例子，做平衡系统时调节PID参数，你会选择 修改参数–>编译–>烧录–>运行–>修改…，还是做一个功能可以一边运行一边修改参数呢？

调试的方法有多种，在这就来分别谈一下我在开发过程中使用过的几种调试方案。

这里的调试方案也是一种交互方案，但此方案不是为了交互而设计，重在快速地搭建、方便地使用、高效地调试，换句话说长得丑无所谓。

我们做调试工具追求的是什么

做调试系统无非是为了两点：

• 实时显示一些必要信息。

• 实时修改，其实也就是可以实时接收指令。

为了提高开发效率，我们进一步希望：

• 调试系统搭建起来方便快捷，最好可以统一标准，方便移植。我们不希望在调试系统上花费太多工作量，不要太复杂，尽量轻量级。

• 直观显示，看得清楚。

• 方便输入，操作快捷。

几种调试方案

1、加入屏和按键

最直接的方法就是在嵌入式系统中加入屏和按键，做出一个界面，显示信息和接收按键指令。

【优点】跟随系统，不需要依赖其他设备，可以随时随地调试。

【缺点】

• 添加了硬件。硬件的设计和焊接还是需要花费一些精力的。构建界面同样也要花费不少精力。

• 显示信息有限。加入的屏通常显示内容比较少，会受到一些限制。

• 按键功能有限。

• 加入的按键通常也不会太多，并且如果我们考虑到长按、组合键等操作的话构建程序也是比较复杂的。

【总结】

肯定不能算轻量级，功能有限，可移植性差，花费精力多，屏需要额外费用。

唯一的优点就是跟随系统，没有其他依赖。

所以如果不是非要随时调试的话不建议用这种方法，单纯为了调试来说代价还是比较大的。

2、串口+上位机

单片机自己不负责显示，它把数据发送出去，由上位机显示；也不负责按键检测，由上位机负责并接收上位机指令。

单片机和上位机之间需规定好通信协议。

通信方式可以是串口也可以是其他，上位机可以是图形也可以是命令行。

【优点】

• 对单片机来说做到了一定的轻量级。只需要考虑发送数据和接收指令的协议。

• 对于比较复杂的功能，好的上位机，尤其是图形化的上位机可以很方便地调试。

【缺点】

• 需要设计通信协议，双方都要位通信协议写代码。这需要花费一定的精力。

• 制作上位机需要花费较多的精力，并且上位机不通用。

【总结】

由于上位机在电脑上，有丰富的显示和控制资源，做出一个好的上位机可以极其方便地提高效率。

但制作上位机要花费大量精力。

所以，如果上位机是作为产品发布，是值得花精力去做的；但如果仅仅是为了调试时用一下，不值得这样做。

到这里有没有注意到，其实我们是想找到一个通用的”显示器”，能够方便地把信息显示出来。 显示器是已经做好的，不需要我们再做什么，通信协议尽可能简单，最好能直接输出。 后面我们会找到这么一个好东西。

3、用树莓派

用树莓派进行关键计算，我们关心的数据都在树莓派的程序里。

由于树莓派里运行linux系统，在其连接网络后，我们可以用局域网里电脑的终端登陆树莓派，在树莓派的程序里直接打印接口显示出来。

注：

在命令行下打印数据并不一定是一行一行地输出，也可以控制光标在指定位置输出，构建出一个简单的界面。这里不做介绍，具体可搜索”控制台编程”。

命令行下接收键盘操作也不一定非要输入字符再回车，程序里可以直接监测键盘。

总之在命令行中是可以构建出一个类似于 显示屏+按键 组合的”设备”的。

【优点】

• 终端就相当于是一个现成的、通用的显示屏，任意可登陆ssh的终端都可使用。

• 程序里直接打印输出！这真是太方便的，c语言中一个printf即可，相当于是一个极其简单的通信协议。

【缺点】

• 贵！一个小小的智能车都要塞个树莓派，树莓派价格都够好多个智能车了。

• 树莓派本身是重量级。虽然程序本身是方便了，但使用之前需要配置树莓派，虽然一个树莓派只要配置一次。

• 树莓派本身硬件功能有限，有些功能树莓派不能直接完成，还是需要借助单片机，并和单片机通信。比如记录车轮旋转的正交编码器，stm32有专门的硬件模块完成，树莓派没有，如果树莓派想要记录车轮旋转的话还是需要借助stm32，并且设计如何获取stm32记录的数据。

【总结】

对于调试这一方面来说，树莓派是非常方便的，输出、输入都是直接完成。

所以如果你的项目值得用树莓派，那调试是非常方便的；如果不需要用树莓派，光是为了调试方便而使用是不建议的，请考虑上面3个缺点。

虽然树莓派本身不一定最合适，但我们找到了方向——终端。

4、串口+通用终端工具

单片机能不能用终端呢？答案是肯定的。

有多种终端工具可以通过串口使用，比如windows自带的超级终端，linux和osx下命令行里的minicom，以及夸三个平台的图形化终端secureCRT。

这些终端工具的功能简单来说就是：1、当某个按键按下立刻发送该按键的键码出去，比如按下p键发送字符’p’。2、接收串口数据并显示出来。

说明：

• 这些终端工具的协议是相同的，可以认为是通用的显示器和键盘。

• 单片机可以发送一些特殊字符串完成一些特殊操作，比如清屏、控制光标位置。利用这些功能可以构建出简单的界面。这些操作功能已经封装成了函数，会在本文后面给出。

• 一般会先在单片机中实现printf功能，实现之后在程序中用printf即可直接在终端工具中显示信息。实现printf功能的方法在这里不介绍，具体可上网查找，工作量并不大。其实就是重定义一个函数，使printf函数通过指定串口输出字符串。

• 串口通过蓝牙模块可快速实现无线传输。

【优点】

• 单片机端轻量级，上位机端无工作量。具体来说单片机端要做的事情有：初始化串口，重定向printf，通过特殊字符串控制光标构建界面。

• 上位机端通用，单片机端显示相关的代码方便移植。本文后文会给出显示相关的库函数。

• 硬件扩展几乎没有。

【缺点】

对比第1种方案，需要一台电脑。其他方面都具有很大优势。

【总结】

此方案是单片机开发调试的理想选择。

下面会介绍如何在终端工具里构建出界面。

如何构建终端工具里的控制台界面

1、构建界面用到的特殊字符串

2、封装好的库函数

使用这个库函数的前提是：

1、主函数完成了串口初始化，串口功能正常使用。

2、重定向了printf函数，printf函数可通过串口输出字符串。

disp.h文件：

disp.c文件：

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本文来源于nicekwell

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