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[嵌入式]FreeMASTER快速入门

文章目录

FreeMASTER快速入门

FreeMASTER快速入门

1.FreeMASTER介绍

如果有使用过NXP的MCU开发电机控制器的客户，一定用过或者听过MCAT，如下图所示，准确来说，MCAT就是FreeMASTER的一个图形插件，即control page窗口，整体界面就是FreeMASTER。MCAT是对FreeMASTER的高阶应用，这里不做详细描述，有兴趣的可以去NXP官网下载应用笔记AN4642进行研究。

下面摘取了两段NXP官网对FreeMater的介绍：

FreeMASTER是一种用户友好的实时调试监视器和数据可视化工具，可用于运行时配置和调试嵌入式软件应用。
FreeMASTER支持对正在运行的系统上的变量进行非侵入式监视，并且可以在示波器式显示器上以标准小部件(仪表、滑块等)或文本形式的数据形式显示多个变量，从而提供易于使用的数据记录器。

2.FreeMASTER获取

打开NXP官网，搜索栏输入“freemaster”，第一个链接点进去就到了FreeMASTER主界面，切换到DWONLOADS窗口，会看到有两个系列的FreeMASTER：

FreeMASTER tool 3.x，除了传统的FreeMASTER上位机之外，还有一个FreeMaster Lite，可以借助web远程通信，同时还支持第三方使用JSON-RPC的应用。
FreeMaster tool 2.x，传统的FreeMASTER上位机，官网上有2.5和2.0两个版本。

特别说明：FreeMASTER是向后兼容的，使用2.x版本生成的pmp文件可以用3.x版本打开使用，但是在使用3.x版本打开之后，再使用2.x版本有几率会出现无法打开的情况。

3.FreeMASTER用法

由于FreeMASTER 3.x版本的安装包比较大，而且很多功能我用不到，所以我这里选择的FreeMASTER 2.5版本（FreeMASTER 2.0版本的工具栏中的开始/暂停功能使用的同一个按钮，不容易判断判断FreeMASTER的状态，推荐使用2.5版本）

3.1 准备工作

在使用FreeMASTER之前，需要准备以下工具：

S32K144EVB-Q100
一根MicroUSB线
S32 Design Studio for ARM 2.2
FreeMASTER 2.5

3.2 通信方式介绍

FreeMASTER 2.5支持两种连接方式：

RS232模式，用于使用USB转UART工具连接电脑上的FreeMASTER和MCU
Plug-in Module模式：
1. 用于使用调试器连接电脑上的FreeMASTER和MCU，目前常见的调试接口都支持，如JTAG，SWD，BDM，CMSIS DAP等。
2. 用于使用USB转CAN工具（USB转LIN工具）连接电脑上的FreeMASTER和MCU，主流的CAN卡供应商都支持，如Vector，KVASER，ZLG等。

FreeMASTER 3.0支持的连接方式差不多，详细情况如下图：

3.3 FreeMASTER简单使用

3.3.1 基于OpenSDA调试器使用FreeMASTER

接下来先介绍基于调试器的方式使用FreeMASTER监控变量，使用调试器的好处在于不需要在MCU的代码中添加FreeMASTER的驱动，只需要配置FreeMASTER上位机工程即可，缺点是会占用调试器资源。

3.3.1.1 准备可执行文件

使用FreeMASTER之前准备好可执行文件，S32DS生成的ELF文件，KEIL生成的AXF文件和IAR生成的OUT文件的都可以，同时需要和MCU烧录的文件保持一致。

本文选择S32DS 2.2 自带的PWM例程，如下图所示，并将其命名为ftm_pwm_s32k144_freemaster
工程ftm_pwm_s32k144_freemaster生成之后，将mian函数内部的局部变量变成全局变量，因为FreeMASTER只能观察全局变量，如下图所示：
保存改动之后，编译生成ELF文件，如下图，同时将elf烧入开发板的MCU中。
同时，预先记住需要观察的全局变量，在制作FreeMASTER工程时会用到，这里选择全局变量increaseDutyCycle和dutyCycle，在代码中的变化规律如下图：

3.3.1.2 创建FreeMASTER工程

打开FreeMASTER，点击菜单栏的Project，选择Options，如下图所示：
Options选型卡界面比较多，这次主要用到的是Comm和MAP Files这两个界面。Comm界面主要用来选择通讯方式，MAP Files界面用来选择相应的可执行文件。Options选型卡界面如下图所示：
首先配置Comm界面，通讯方式选择Plug-in module，点开下拉，如下图所示。因为我这里使用的调试器是板载的OpenSDA，选择第二个即可。如果使用Jlink，选择倒数第三个即可。
接着配置connect string选项，如下图所示，选择相应的驱动和型号，点击OK。
然后配置MAP Files界面，点击下图的红框处，选择之前生成的elf文件，点击打开即可。
打开菜单栏Project的Variables选项，会进入变量列表，如下图所示。
点击New，如下图所示，选择需要用到的向量increaseDutyCycle和dutyCycle，并进行相关的配置，如下图所示。如果想要在变量显示时可以手动修改变量时，可以点击Modifying，选择变量修改的方式，范围内任意值或者下拉列表选择。
右击工程名，选择属性，在Main界面修改工程名，如下图所示。
切换到Watch界面，将变量添加到观察窗口，完成之后，变量会显示在下方的Variable Watch窗口。同时也可以在Watch界面增加新的变量
为了更直观的感受变量的变化趋势，需要增加波形显示。右击工程名，选择创建示波器，在Main界面修改波形名称，如下图所示：
切换Setup界面，选择需要显示的变量，如下图所示：
配置完成后将工程保存到例程的文件夹中。

3.3.1.3 测试效果

将开发板连接上电脑，打开刚才的FreeMASTER工程，打开之前的Connect String配置界面，点击一下Rescan BDM，直到能看到Device Name，保证连接正常如下图所示：
点击Go按钮，显示波形如下图：
建议将波形的采集周期和变量的采集周期设置一致，如下图：
按上述方法修改后的显示波形如下图，效果会好一些。

3.3.2 基于USB转UART工具使用FreeMASTER

在实际场景中，基于USB转UART工具的方式使用FreeMASTER监控变量的方式更为常见，这种方式需要占用一个串口，同时代码还需要增加UART和FreeMASTER的驱动。

3.3.2.1 准备可执行文件

基于3.3.1.1章节的程序，还需要添加的功能如下图：

3.3.2.1.1 增加UART组件

在元器件库筛选出lpuart组件，双击添加到本工程中，如下图所示：
配置lpuart1的初始化参数，如下图所示：
配置lpuart1的引脚，如下图所示：
点击按钮生成配置代码，如下图所示：
添加头文件"lpuart1.h"包含以及添加串口初始化代码，如下图所示：

#include "lpuart1.h"

3.3.2.1.2 增加FreeMASTER驱动

右击工程名，点击属性(Properties)，点击SDKs，如下图：
选择FreeMaster_S32xx，然后点击Attach/Detach按钮，如下图：
选择Select All，如下图，然后点击OK返回。
此时工程会多两个文件夹，如下图所示。其中FreeMaster_S32xx文件夹存放驱动，include文件夹存放配置文件。
驱动文件夹不需要改动，freemaster_cfg.h需要按照实际使用情况进行修改，如下图所示。其中0x4006B000UL是LPUART1的基地址，原本的配置文件写错了，这里只有修改下注释名即可

特别说明：关于freemaster_cfg.h中每个宏定义的详细说明，请参考FreeMaster的使用手册FMSTRSCIDRVUG.pdf的2.4.3章节，其位于S32DS2.2安装目录下，具体地址如下：S32DS_ARM_v2.2\S32DS\software\FreeMASTER_Serial_Communication_Driver_V2_0\doc\UserGuide
6. 如下图所示：