使用CCS调试SimpleLink LaunchPad入门教程

教学大纲

介绍代码调试器使用环境，以及如何调试SimpleLink LaunchPad。

准备阶段

软件

Code Composer Studio v8.3.0 或更高版本。
与您使用的LaunchPad相对应最新版本的SimpleLink SDK。

硬件

任意有SimpleLink SDK 支持的 SimpleLink LaunchPad, 包括：
- CC1310 LaunchPad (LAUNCHXL-CC1310)
- CC1350 LaunchPad (LAUNCHXL-CC1350)
- CC1312R LaunchPad (LAUNCHXL-CC1312R1)
- CC1352R LaunchPad (LAUNCHXL-CC1352R1)
- MSP432P401R LaunchPad (MSP-EXP432P401R)
- MSP432P4111 LaunchPad (MSP-EXP432P4111)
- MSP432E401Y LaunchPad (MSP-EXP432E401Y)
- CC26X2R LaunchPad (LAUNCHXL-CC26X2R1)
- CC2640R2 LaunchPad (LAUNCHXL-CC2640R2)
- CC3220S LaunchPad (CC3220S-LAUNCHXL)
- CC3220SF LaunchPad (CC3220SF-LAUNCHXL)

建议阅读

关于 SimpleLink MCU 平台和 SimpleLink SDK
关于 RTOS 和 TI-RTOS

Lab 1: 导入, 编辑, 运行项目

这个教程将通过导入SimpleLink SDK的一个范例项目, 更改部分代码, 加载到SimpleLink LaunchPad运行。

导入项目

用USB连接器连接SimpleLink LaunchPad和电脑
打开 Code Composer Studio
菜单栏,选择: View → Resource Explorer

你可以使用 Resource Explorer 浏览使用文档，资料库和一些项目范例。
在Resource Explorer主页面, 选择Working Offline, 下载并安装与您使用的LaunchPad对应的最新版本的SimpleLink SDK. 假如您正在使用CC1310 LaunchPad, 您需要下载并安装SimpleLink CC13X0 SDK。如果需要, 您也可以同时下载 SimpleLink Academy(中文版）

打开左侧的 Software 文件夹, 标有绿色箭头的 SimpleLink (YourDeviceFamily) SDK -v:(X.X.X.X) 表示其已经下载完毕

注意: 只需点击右上角的 Home 键即可返回 Resource Explorer 主页面

注意: 如果没有选择安装 SimpleLink Academy，箭头是灰色的
点击 Resource Explorer 页面左上角的 Select a Device or Board , 输入您的 SimpleLink LaunchPad 型号.
在文件夹列表里选择 Software → SimpleLink (YourDeviceFamily) SDK – v:(X.X.X.X) → Examples → Development Tools → (YourLaunchPad) → TI Drivers → empty → TI-RTOS → CCS Compiler → empty, 选择 Import to IDE.

Resource Explorer 还包含许多未下载其他资源, 您可以下载并运行。

注意: 使用CCSv8.3.0导入项目时，即使用户已经安装了 v3.51， CCS可能会报错: 需要XDCtools v3.50.999或者更高版本。解决办法是下载XDCtools 原来匹配SDK的版本(例如 XDCtools v3.50.08.24 和 SimpleLink CC2640R2 SDK v2.30.00.28)，这些在CCSv9得到了修复。

名为 empty 的项目是一个简单的 TI-RTOS 项目，使连接的LaunchPad上的LED灯闪烁。
这时 Project Explorer 应该出现了两个项目: empty 和 tirtos kernel configuration. empty 依赖于 tirtos 项目（包含TI-RTOS的设置）。如果您需要更多相关资料，您可以查找 SimpleLink MCU SDK User's Guide。

如果您的Project Explorer里面有很多项目, 双击empty （项目名称），令其显示active状态
您可以使用Project Explorer浏览empty的所有文件. 包括Board.html, Board.h, empty.c, 和 main_tirtos.c等等
- Board.html: LaunchPad结构图，按钮及LED位置，有关设置等等。
- Board.h: 头文件，包含一些定义，例如 Board_GPIO_LED1，方便代码的便携性。
- main_tirtos.c: main() 方程所在文件。
- empty.c: mainThread() 方程初始化所需驱动, 其他的方程的定义。
在上方菜单，选择 Run → Debug。触发保存源文件，建立项目，开始调试模式，连接CCS和目标板，加载程序。（第一次运行时，设置TI-RTOS项目可能会需要几分钟）
- 右上角的按钮可以切换调试和编辑界面。
- 调试模式时，点击左上角的 Resume或者 Run 来开始运行程序。
- 现在LaunchPad上的LED以0.5 Hz的频率闪烁。
- 您可以随时 Suspend （中断）和 Resume （继续）程序。
Terminate （终止）程序，返回编辑界面。

更改程序

目前程序只能让LaunchPad上的LED以0.5 Hz的频率闪烁。现在我们来更改代码来控制闪烁频率。

初始程序时, LED0 以 1 Hz频率闪烁
按下 GPIO_Button0， LED0 闪烁频率双倍，最大32 Hz
按下 GPIO_Button1， LED0 闪烁频率减半，最小1 Hz
每次按下GPIO_Button0 或 GPIO_Button1，LED1 的状态都会改变

注意：

一些LaunchPad没有 LED1。运行前可以通过查看 Board.html 或 Board.h确定。（例如在CC3220S/CC3220SF LaunchPad的Board.h 里，可以看到Board_GPIO_LED0， Board_GPIO_LED1，和 Board_GPIO_LED2 指向相同LED）

此情况下，唯一影响的是您将观察不到 LED1 的变化。
- 打开empty.c，mainThread()，变量time为1，在 mainThread() 用来设置LED0开关的延迟。
- 将下方代码复制到empty.c的include语句下方，确保是全局变量。
- 主循环语句使用的 sleep(seconds) 变成了 usleep(useconds)，所以LED0初始值变成500000 (useconds)。
- 将time 改成更详细的名字 led0_on_off_useconds。
```
/* Board_GPIO_LED0 on and off time in microseconds */
uint32_t led0_on_off_useconds = 500000;
```
更改 mainThread() 的主循环语句。
```
while (1) {
    usleep(led0_on_off_useconds);
    GPIO_toggle(Board_GPIO_LED0);
}
```
关于 usleep(): usleep(useconds) 方程只能接受小于1000000无符号整数，否则会出现溢出

在mainThread()，调整设置 LED0 和 LED1的初始值。

/* Configure the LED pins */
GPIO_setConfig(Board_GPIO_LED0, GPIO_CFG_OUT_STD | GPIO_CFG_OUT_LOW);
GPIO_setConfig(Board_GPIO_LED1, GPIO_CFG_OUT_STD | GPIO_CFG_OUT_LOW);

/* Initialize LED states to ON */
GPIO_write(Board_GPIO_LED0, Board_GPIO_LED_ON);
GPIO_write(Board_GPIO_LED1, Board_GPIO_LED_ON);

定义每次按下Button0 或 Button1触发的方程。根据按钮改变 LED0 的频率和 LED1 的状态。同时设置边界，防止溢出。

注意:

这些方程应该被放在mainThread()上面.

/*
 *  ======== gpioButtonFxn0 ========
 *  Callback function for the GPIO interrupt on Board_GPIO_BUTTON0.
 */
void gpioButtonFxn0(uint_least8_t index)
{
    /* Double LED0 frequency, and toggle LED1 */

    if(led0_on_off_useconds >= 31250) { /* LED0 frequency currently <= 16 Hz; can double */
        led0_on_off_useconds /= 2;
    }
    else { /* limit LED0 frequency to 32 Hz max */
        led0_on_off_useconds = 15625;
    }

    GPIO_toggle(Board_GPIO_LED1);
}

/*
 *  ======== gpioButtonFxn1 ========
 *  Callback function for the GPIO interrupt on Board_GPIO_BUTTON1.
 */
void gpioButtonFxn1(uint_least8_t index)
{
    /* Halve LED0 frequency, and toggle LED1 */

    if(led0_on_off_useconds <= 250000) { /* LED0 frequency currently >= 2 Hz; can halve */
        led0_on_off_useconds *= 2;
    }
    else { /* limit LED0 frequency to 1 Hz min */
        led0_on_off_useconds = 500000;
    }

    GPIO_toggle(Board_GPIO_LED1);
}

最后，一些代码要被加到 mainThread() 的 LED configuring/initialization 和 main loop 之间。

 /* Configure the board Pushbuttons as interrupts */
 GPIO_setConfig(Board_GPIO_BUTTON0, GPIO_CFG_IN_PU | GPIO_CFG_IN_INT_FALLING);
 GPIO_setConfig(Board_GPIO_BUTTON1, GPIO_CFG_IN_PU | GPIO_CFG_IN_INT_FALLING);

 /* Install Button callbacks */
 GPIO_setCallback(Board_GPIO_BUTTON0, gpioButtonFxn0);
 GPIO_setCallback(Board_GPIO_BUTTON1, gpioButtonFxn1);

 /* Enable interrupts */
 GPIO_enableInt(Board_GPIO_BUTTON0);
 GPIO_enableInt(Board_GPIO_BUTTON1);

注意：

你可以在 SimpleLink SDK → Examples → Development Tools → (YourLaunchPad) → TI Drivers 找到很有用的代码。同时也有一些简单利用ADC，GPI0 interrupts，timer，PWM等硬件的项目。

完整版的 empty.c 如下（展开）

/*
 * Copyright (c) 2015-2017, Texas Instruments Incorporated
 * All rights reserved.
 *
 * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
 * modification, are permitted provided that the following conditions
 * are met:
 *
 * *  Redistributions of source code must retain the above copyright
 *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
 *
 * *  Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
 *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
 *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
 *
 * *  Neither the name of Texas Instruments Incorporated nor the names of
 *    its contributors may be used to endorse or promote products derived
 *    from this software without specific prior written permission.
 *
 * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE COPYRIGHT HOLDERS AND CONTRIBUTORS "AS IS"
 * AND ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO,
 * THE IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR
 * PURPOSE ARE DISCLAIMED. IN NO EVENT SHALL THE COPYRIGHT OWNER OR
 * CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL,
 * EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO,
 * PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS;
 * OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY,
 * WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR
 * OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE,
 * EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
 */

/*
 *  ======== empty.c ========
 */

/* For usleep() */
#include <unistd.h>
#include <stdint.h>
#include <stddef.h>

/* Driver Header files */
#include <ti/drivers/GPIO.h>
// #include <ti/drivers/I2C.h>
// #include <ti/drivers/SDSPI.h>
// #include <ti/drivers/SPI.h>
// #include <ti/drivers/UART.h>
// #include <ti/drivers/Watchdog.h>

/* Board Header file */
#include "Board.h"

/* Board_GPIO_LED0 on and off time in microseconds */
uint32_t led0_on_off_useconds = 500000;

/*
 *  ======== gpioButtonFxn0 ========
 *  Callback function for the GPIO interrupt on Board_GPIO_BUTTON0.
 */
void gpioButtonFxn0(uint_least8_t index)
{
    /* Double LED0 frequency, and toggle LED1 */

    if(led0_on_off_useconds >= 31250) { /* LED0 frequency currently <= 16 Hz; can double */
        led0_on_off_useconds /= 2;
    }
    else { /* limit LED0 frequency to 32 Hz max */
        led0_on_off_useconds = 15625;
    }

    GPIO_toggle(Board_GPIO_LED1);
}

/*
 *  ======== gpioButtonFxn1 ========
 *  Callback function for the GPIO interrupt on Board_GPIO_BUTTON1.
 */
void gpioButtonFxn1(uint_least8_t index)
{
    /* Halve LED0 frequency, and toggle LED1 */

    if(led0_on_off_useconds <= 250000) { /* LED0 frequency currently >= 2 Hz; can halve */
        led0_on_off_useconds *= 2;
    }
    else { /* limit LED0 frequency to 1 Hz min */
        led0_on_off_useconds = 500000;
    }

    GPIO_toggle(Board_GPIO_LED1);
}

/*
 *  ======== mainThread ========
 */
void *mainThread(void *arg0)
{
    /* Call driver init functions */
    GPIO_init();
    // I2C_init();
    // SDSPI_init();
    // SPI_init();
    // UART_init();
    // Watchdog_init();

    /* Configure the LED pins */
    GPIO_setConfig(Board_GPIO_LED0, GPIO_CFG_OUT_STD | GPIO_CFG_OUT_LOW);
    GPIO_setConfig(Board_GPIO_LED1, GPIO_CFG_OUT_STD | GPIO_CFG_OUT_LOW);

    /* Initialize LED states to ON */
    GPIO_write(Board_GPIO_LED0, Board_GPIO_LED_ON);
    GPIO_write(Board_GPIO_LED1, Board_GPIO_LED_ON);

    /* Configure the board Pushbuttons as interrupts */
    GPIO_setConfig(Board_GPIO_BUTTON0, GPIO_CFG_IN_PU | GPIO_CFG_IN_INT_FALLING);
    GPIO_setConfig(Board_GPIO_BUTTON1, GPIO_CFG_IN_PU | GPIO_CFG_IN_INT_FALLING);

    /* Install Button callbacks */
    GPIO_setCallback(Board_GPIO_BUTTON0, gpioButtonFxn0);
    GPIO_setCallback(Board_GPIO_BUTTON1, gpioButtonFxn1);

    /* Enable interrupts */
    GPIO_enableInt(Board_GPIO_BUTTON0);
    GPIO_enableInt(Board_GPIO_BUTTON1);

    while (1) {
        usleep(led0_on_off_useconds);
        GPIO_toggle(Board_GPIO_LED0);
    }
}

点击 Run → Debug 然后 Resume 运行程序。测试程序是否正确运行。（按键并观察 LED0 闪烁频率及 LED1 状态。）

Lab 2: 基本调试概念

这部分教程将使用更改后的 empty.c。具体将被讲解的内容:

Breakpoints
Watchpoints
Profile Clock
Disassembly View
Other Views
Loading Symbols Only to Debug Flashed Program

Breakpoints（中断点）

中断点是标记某处的代码，使运行中断的点。一旦中断，我们可以观察registers/memory/etc.中的值，更好的了解程序运行。这在调试中尤为重要。

软件中断点和硬件中断点

硬件中断点 常用于 Flash，每个目标板可以使用的数量有限。 软件中断点 常用于 RAM，使用数量几乎不受限制。更多相关信息可以在这里找到。

如果您的SimpleLink LaunchPad正在运行。请确保您正在 Debug（调试）界面并 Suspend（暂停）程序。如果不是，选择 Run → Debug 运行程序。
点击 View → Breakpoints 打开 Breakpoints view。
在CCS Debug界面，打开empty.c，找到gpioButtonFxn1()，双击本行左边缘。当代码运行到这一行时，程序会暂停。CCS会根据情况自动选择软件中断点或者硬件中断点。
点击 Run → Resume 继续程序运行。按几次板子上的 Button0，直到 LED0 以最高频率32 Hz闪烁。注意此时程序继续运行。按下 Button1，程序中断。
- 把鼠标放置在 empty.c 中的 led0_on_off_useconds 附近。因为中断发生在方程运行之前，所以显示此变量当前的值依然为15625（32 Hz）。
- 您也可以通过 Watch Expressions 追踪变量的值。点击 View → Expressions。在 Expressions 中，点击 Add a new expression，添加 led0_on_off_useconds 和 500000/led0_on_off_useconds。最后，点击 Continuous Refresh 确保变量值随时更新。
注意每当程序暂停时，中断代码旁边都会出现蓝色箭头。点击 Run → Step Into 或 Run → Step Over。代码将逐行运行下棋。 Step直到 led0_on_off_useconds的值被改变。这时 Expressions 中的值也将改变。点击 Run → Resume 继续运行程序。
- Step into 执行下一行代码。包括进入下一个方程。
- Step over 执行本方程内的下一行代码。不会进入下一个方程。
- Step return 跳出本方程。
在 Breakpoints 界面移除中断点。或者双击中断点代码左侧蓝色标志。

Watchpoints（观察点）

观察点是中断点的一种，用来追踪观察某个地址储存的值。

如果您的SimpleLink LaunchPad正在运行。请确保您正在 Debug（调试）界面并 Suspend（暂停）程序。如果不是，选择 Run → Debug 运行程序。
在Breakpoints 界面，点击New (down arrow) → Hardware Watchpoint，Location 一栏填写led0_on_off_useconds，Memory 一栏填写 Write，点击 OK。一旦 led0_on_off_useconds 的值被更改，程序就会暂停。
点击 Run → Resume运行程序，按板子上的对应键测试程序：每次led0_on_off_useconds的值被更改，观察点就会暂停程序。
在Breakpoints 界面，鼠标右击已经添加的hardware watchpoint，选择 Breakpoint Properties... 更改设置。展开Type，With Data设置为Yes，Data Value设置为15625，点击Apply and Close。当led0_on_off_useconds的值变为15625时，程序将会暂停。运行程序，将LED0闪烁频率调至最大（15625），观察程序是否暂停。
移除中断点。

Profile Clock（分析器时钟）

分析器时钟用来测量运行时间，多用于测量代码中某两行之间的运行时间。

如果您的SimpleLink LaunchPad正在运行。请确保您正在 Debug（调试）界面并 Suspend（暂停）程序。如果不是，选择 Run → Debug 运行程序。
点击 Run → Clock → Enable。一个时钟的标志将会在CCS右下方角落出现。
双击测试代码段头尾行左侧。Breakpoints界面将会出现两个中断点。
点击 Run → Resume 运行程序。
- 按几次板子上的 Button0。这不会使程序暂停。
- 按几次板子上的 Button1。这会触发中断点，使程序暂停。注意到此时右下角的时钟右边显示了一个很大的数字。这是从程序开始运行到现在的clock cycle。双击时钟图标，清零记录。
- 点击Run → Resume。程序会继续运行至第二个中断点并暂停。此时右下角时钟图标右侧的数字大约在100至200之间。（代码段运行时间）
移除中断点。

Disassembly View反汇编展示

如果您的SimpleLink LaunchPad正在运行。请确保您正在 Debug（调试）界面并 Suspend（暂停）程序。如果不是，选择 Run → Debug 运行程序。
点击 View → Disassembly 打开 Disassembly 界面。默认打开档期那运行代码反汇编语言。程序计数器的地址被蓝色箭头指示。

您可以通过更改 location box中的地址查看不同位置的反汇编语言。例如0x2600 或 main。
点击 Disassembly 中的 Show Source展示源代码和反汇编语言。

Other Views（其他调试功能）

Registers View（寄存器）

The Registers view用来展示和编辑外设寄存器上的值。

Modules View（模块试图）

The Modules view 允许浏览已加载的调试符号。这在不以项目为单位的调试中尤为重要。

Loading Symbols for Flashed Program（加载符号）

如果一个程序已经被加载至目标板，如果您不想重复加载。您可以使用CCS的加载符号功能只加载程序符号。

如果您的SimpleLink LaunchPad正在运行或处在Debug View（调试界面）。请 Terminate（中止）程序。
点击 Run → Debug Configurations... 更改调试设置。这些信息将被设为未来每次运行的默认值（除非更改）。
选择 empty项目，点击右侧的 Program按钮。在 Loading Options 下方选择 Load symbols only。点击 Apply。点击Debug。

调试器将开始运行，连接目标板，只加载程序的符号。（没有代码被加载）
注意此时程序计数器将指向代码的开端而不是 main() 的开端。您需要选择 Run → Go Main 或者选择 Run → Restart。
点击 Run → Resume 运行程序。
点击 Run → Terminate 中止运行（您可以选择再次打开Debug Configurations，将Loading options 改回 Load program）。

总结

Lab 1讲解了如何在Code Composer Studio中导入并运行项目。 Lab 2讲解了如何在Code Composer Studio中调试代码。