STM32CubeMonitor除了同樣可以提供變量監(jiān)測(cè)的功能，還有非常豐富的組件可以搭建各種風(fēng)格的圖形化界面，以及眾多免費(fèi)的第三方組件可以進(jìn)行功能擴(kuò)展。此外，STM32CubeMonito還支持遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)功能。

STM32CubeMonitor變量監(jiān)測(cè)及可視化工具，支持通過ST-LINK的SWD或者JTAG接口連接到目標(biāo)MCU，可以在程序全速運(yùn)行不被打斷的情況下，讀取需要檢測(cè)的變量值。非常適合那些需要在程序全速運(yùn)行下進(jìn)行調(diào)試的情況，是對(duì)傳統(tǒng)的通過設(shè)置斷點(diǎn)進(jìn)行調(diào)試的方式的補(bǔ)充。

STM32CubeMonitor基于NODE-RED開發(fā)，有豐富的圖形開發(fā)組件，可以開發(fā)出靈活多變的可視化圖形界面。

NODE-RED作為一個(gè)開源的可視化界面開發(fā)工具，有一個(gè)活躍的開發(fā)者社區(qū)，里面有眾多開發(fā)者開發(fā)的各種功能的新節(jié)點(diǎn)，STMCubeMonitor支持導(dǎo)入這些第三方的節(jié)點(diǎn)來不斷擴(kuò)展功能。

STM32CubeMonitor可以通過非侵入式的方式（Direct模式）檢測(cè)程序變量，對(duì)采集的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)分析，協(xié)助程序診斷。除了Direct模式以外，Snapshot模式下通過往應(yīng)用程序添加特定采樣代碼，可以提供更精確的采樣。變量可以根據(jù)可執(zhí)行文件導(dǎo)入，也可以直接根據(jù)變量地址進(jìn)行手動(dòng)添加，還可以對(duì)采集的變量進(jìn)行各種后處理運(yùn)算，設(shè)置采樣觸發(fā)條件等。

STM32CubeMonitor采用圖形化的編程界面，整個(gè)編程過程通過拖拽的方式就可以完成，無需寫代碼。有大量可選的圖形化組件（儀表盤，柱狀圖，點(diǎn)線圖……）可用。

STM32CubeMonitor有兩種工作模式：設(shè)計(jì)模式和Dashboard模式。設(shè)計(jì)模式即是編輯模式，打開STM32CubeMonitor默認(rèn)就是處在這個(gè)模式。設(shè)計(jì)模式下，最左邊一欄列出了所有當(dāng)前可用的節(jié)點(diǎn)，我們可以通過拖拽不同的節(jié)點(diǎn)來創(chuàng)建或者編輯不同的邏輯數(shù)據(jù)流（Flow），來實(shí)現(xiàn)想要的功能。比如將要檢測(cè)的變量通過點(diǎn)線圖進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示，或者通過一個(gè)按鈕來控制某個(gè)GPIO口的狀態(tài)等。設(shè)計(jì)模式下最右邊一欄可以看到當(dāng)前選中節(jié)點(diǎn)的使用說明和程序運(yùn)行的調(diào)試信息等內(nèi)容。

待所有的節(jié)點(diǎn)都編輯完成并部署運(yùn)行后，可通過右上方的DASHBOARD按鈕進(jìn)入Dashboard模式。在Dashboard模式下，我們可以看到在設(shè)計(jì)模式下編輯的“流”運(yùn)行的結(jié)果，看到我們之前設(shè)計(jì)的界面，通過這個(gè)界面去檢測(cè)或者控制變量的值。

STM32CubeMonitor基于Node-RED，Node-RED是一個(gè)基于“流（Flow）”的開發(fā)工具。那么何為“流”?Node-RED提供了很多功能節(jié)點(diǎn)，這些節(jié)點(diǎn)可以分為輸入節(jié)點(diǎn)，輸出節(jié)點(diǎn)和功能節(jié)點(diǎn)。把這些節(jié)點(diǎn)連接起來就是一個(gè)”流”。多個(gè)“流”的組合，我們也把它叫做“流”。比如在設(shè)計(jì)模式下的標(biāo)簽頁(yè)面我們也稱作“流”，它里面實(shí)際會(huì)包含多個(gè)不同功能的單個(gè)“流”。

上圖是通過STM32CubeMonitor進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)的連接示意圖。如我們前面所說，將STM32開發(fā)板通過ST-LINK連接到本地電腦，STM32CubeMonitor可以在本地電腦（Host PC）上運(yùn)行，同時(shí)也可以在其他的電腦，平板或手機(jī)上通過瀏覽器訪問host PC的IP地址（端口號(hào)1880）打開STM32CubeMonitor的界面，進(jìn)行編輯或者查看Dashboard(需要在同一個(gè)局域網(wǎng)）。

實(shí)踐操作

前面我們已經(jīng)對(duì)STM32CubeMonitor有了一些基本了解，接下來就進(jìn)入實(shí)踐操作部分。

在這一部分，將會(huì)通過“基本的數(shù)據(jù)采集流程”，“實(shí)時(shí)波形監(jiān)測(cè)”和“利用公有云平臺(tái)進(jìn)行遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)監(jiān)控”等三個(gè)例子，來介紹STM32CubeMonitor不同功能的使用。本課程提供有三個(gè)例程所對(duì)應(yīng)的MCU及CubeMonitor的程序，開發(fā)板使用的是Nucleo-L4R5ZI和X-NUCLEO-IKS01A2 傳感器擴(kuò)展板（僅在第三個(gè)例程中用到）。你也可以使用其他的STM32開發(fā)板，按照每個(gè)例程的說明實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)MCU的功能就可以。

基本數(shù)據(jù)采集

在第一個(gè)例程中，MCU程序中定義了一個(gè)全局變量（current_var），該變量在設(shè)定好的最大值（var_max）與最小值（var_min）之間以步長(zhǎng)1，連續(xù)變化。現(xiàn)在我們要用CubeMonitor去實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)這三個(gè)變量，并且還要實(shí)時(shí)改變最大值和最小值的限值。

通過這個(gè)例子，我們將學(xué)會(huì)：

? 如何搭建一個(gè)基本的“流”

? 了解“流”節(jié)點(diǎn)之間傳遞消息的基本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

? 調(diào)試節(jié)點(diǎn)的使用

? 如何保存及導(dǎo)入“流”

? 如何調(diào)整Dashboard布局

這里例程的MCU相關(guān)代碼實(shí)現(xiàn)?？截惖饺魏我延械墓こ?，重新編譯燒錄。

其中的current_var ，var_max和 var_min這三個(gè)變量就是我們要監(jiān)測(cè)的變量。

接下來就來看看CubeMonitor如何配置。

CubeMonitor配置

當(dāng)?shù)谝淮未蜷_CubeMonitor時(shí)，默認(rèn)就打開了一個(gè)“流”。你可以基于這個(gè)“流”進(jìn)行開發(fā)，也可以進(jìn)入菜單import>Library, 選擇“STM32CubeMonitor_BasicFlow.json”,然后點(diǎn)擊“import”按鈕導(dǎo)入一個(gè)新的Basic流。這時(shí)，在設(shè)計(jì)模式下就會(huì)多出一個(gè)名為“Basic_Flow”的標(biāo)簽頁(yè)。這個(gè)標(biāo)簽頁(yè)，我們也稱為”流”。

在Library下，有兩類流可以選擇：BasicFlow和AdvancedFlow。你可以把它理解成STM32CubeMonitor已經(jīng)做好的兩個(gè)流模板，方便大家上手。BasicFlow只有一個(gè)標(biāo)簽頁(yè)，里面已經(jīng)預(yù)先實(shí)現(xiàn)了啟動(dòng)/停止采樣，并將結(jié)果顯示在點(diǎn)線圖上的基本功能。只需要將其中節(jié)點(diǎn)的參數(shù)更新一下即可。AdvancedFlow包括兩個(gè)標(biāo)簽頁(yè)：一個(gè)標(biāo)簽頁(yè)里是和STM32節(jié)點(diǎn)相關(guān)的流（比如設(shè)置變量地址，讀取變量值并處理，輸出到圖表等）；另一個(gè)標(biāo)簽頁(yè)里放的是用戶界面按鍵。兩個(gè)標(biāo)簽頁(yè)的節(jié)點(diǎn)通過Link in和Link out節(jié)點(diǎn)連接。在AdvancedFlow中還可以同時(shí)連接兩個(gè)ST-LINK，同時(shí)檢測(cè)兩個(gè)STM32開發(fā)板的運(yùn)行。

我們?cè)倩氐紹asicFlow，從圖中可以看到整個(gè)BasicFlow流由兩個(gè)流組成：上面的流由兩個(gè)button節(jié)點(diǎn)（Start， Stop），一個(gè)variables節(jié)點(diǎn)和一個(gè)acq_out節(jié)點(diǎn)組成。這個(gè)流完成的功能是：設(shè)置要檢測(cè)的變量地址，在Dashboard上添加兩個(gè)按鍵（Start,Stop）來啟動(dòng)和停止采樣。下面的流由acq_in節(jié)點(diǎn)，processing節(jié)點(diǎn)，一個(gè)button節(jié)點(diǎn)和一個(gè)chart節(jié)點(diǎn)組成。acq_in節(jié)點(diǎn)接收ST-LINK發(fā)來的數(shù)據(jù)，processing節(jié)點(diǎn)接收acq_in的消息，將所選擇的變量數(shù)據(jù)發(fā)送到chart節(jié)點(diǎn)進(jìn)行顯示。Clear button用來清除chart圖表的顯示。

接下來我們就來逐個(gè)說明BasicFlow中各個(gè)節(jié)點(diǎn)如何配置。

節(jié)點(diǎn)配置

首先我們先來看看myProbe_Out和myProbe_In這兩個(gè)節(jié)點(diǎn)。這兩個(gè)節(jié)點(diǎn)屬于STMicroeletronics節(jié)點(diǎn)組，就是其中的acq_out和acq_in。STM32CubeMonitor里的所有節(jié)點(diǎn)，都可以另外命名為其他更有意義的名字，方便我們理解每個(gè)節(jié)點(diǎn)的作用。acq_out節(jié)點(diǎn)的作用是定義或者選擇一個(gè)ST-LINK配置（通信協(xié)議，頻率等），打開或者關(guān)閉連接，向選擇的ST-LINK發(fā)送命令等。Acq_in節(jié)點(diǎn)的作用是定義或者選擇一個(gè)ST-LINK配置，并接收ST-LINK發(fā)來的數(shù)據(jù)。

在開始配置前，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)在這兩個(gè)節(jié)點(diǎn)的右上方分別有一個(gè)紅色的三角形和藍(lán)色的圓點(diǎn)。紅色的三角形表示：該節(jié)點(diǎn)還未配置，藍(lán)色的圓點(diǎn)表示：該節(jié)點(diǎn)更新后還未部署。

在配置這兩個(gè)節(jié)點(diǎn)前，先連接ST-link到PC。然后按照?qǐng)D中的步驟進(jìn)行配置：

1.雙擊節(jié)點(diǎn)，打開編輯窗口，點(diǎn)擊“ProbeConfig”編輯按鈕

2.在下拉菜單中選擇可用的ST-LINK（如果沒有連接任何st-link，就會(huì)看到“No results found”）

3.點(diǎn)擊Add，添加ST-Link

4.點(diǎn)擊Done，完成配置，編輯窗口自動(dòng)關(guān)閉

這時(shí)節(jié)點(diǎn)右上方的紅色三角形消失，藍(lán)色圓點(diǎn)還在，表示當(dāng)前節(jié)點(diǎn)已經(jīng)配置，但還沒有部署。

用同樣的方法，完成myProbe_Out和myProbe_In這兩個(gè)節(jié)點(diǎn)的配置。

接下來，配置variables節(jié)點(diǎn)，添加要監(jiān)測(cè)的變量。有時(shí)我們需要將不同的變量送往不同的顯示組件，或者有的變量需要更精確的采樣，需要配置成不同的采樣模式，這時(shí)為了后續(xù)處理的方便，就可以在一個(gè)flow里，放置多個(gè)variables節(jié)點(diǎn)將變量分組。在當(dāng)前這個(gè)例子里，我們只用了一個(gè)variables變量(myVariables)。

雙擊myVariables，打開編輯窗口，按圖中步驟進(jìn)行配置：

1.點(diǎn)擊編輯按鈕

2.添加可執(zhí)行文件所在目錄（直接將路徑拷貝過來）

3.在File項(xiàng)的下拉菜單中選擇可執(zhí)行文件，CubeMonitor會(huì)自動(dòng)分析并導(dǎo)入所有全局變量的列表

4. 在變量列表中列出的變量很多，可以用過濾器通過關(guān)鍵字將要監(jiān)測(cè)的變量過濾出來。比如我們輸入var，這時(shí)列表中就只剩下我們想要要監(jiān)測(cè)的這三個(gè)變量了

5.點(diǎn)擊變量前面的方框，選中這三個(gè)變量

6.為當(dāng)前的配置取一個(gè)名字，這個(gè)名字代表的就是當(dāng)前選擇的變量組合。在所有的variables節(jié)點(diǎn)中都可以通過這個(gè)名字選擇配置好的變量組合。

7.點(diǎn)擊Add添加變量

8.為當(dāng)前的variables組命名，之后在processing節(jié)點(diǎn)中就可以通過該名稱來選擇某個(gè)變量組了（見后續(xù)介紹）

9.添加好變量后，還需要配置變量采樣的參數(shù)（采樣模式和采樣速度，以及是否有采樣觸發(fā)）。采樣速度一般我們選擇“sequential loop”，該配置下CubeMonitor會(huì)以最快的速度進(jìn)行采樣?；蛘吣阋部梢宰约涸O(shè)定采樣頻率。采樣模式有Direct和snapshot兩種。Direct模式屬于非侵入式，通過JTAG或者SWD協(xié)議讀取存儲(chǔ)器的值，不需要添加任何代碼到MCU程序。Snapshot模式，需要向MCU程序添加特定的代碼，由MCU定時(shí)采樣，將結(jié)果保存在MCU的內(nèi)存中，再由CubeMonitor定期讀出。Snapshot模式可以提供更精確的采樣。在當(dāng)前的例子中，我們使用direct模式就可以了。關(guān)于snapshot模式，我們會(huì)在第二個(gè)例子中做進(jìn)一步介紹。

10.最后點(diǎn)擊Done完成配置

Processing節(jié)點(diǎn)的輸入連接到acq_in節(jié)點(diǎn)，接收從ST-link發(fā)來的數(shù)據(jù)，按不同的變量對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行組合，每50ms輸出一次。比如要檢測(cè)的是三個(gè)變量，那么processing節(jié)點(diǎn)就會(huì)每50ms輸出三條消息，里面包含了這三個(gè)變量在這段時(shí)間內(nèi)的采樣數(shù)據(jù)，可能是一個(gè)，也可能是多個(gè)，跟設(shè)置的采樣速度有關(guān)。processing節(jié)點(diǎn)的輸出直接連接到chart節(jié)點(diǎn)就可以顯示了。

這個(gè)節(jié)點(diǎn)的配置比較簡(jiǎn)單，只需要在GroupName的下拉列表中選擇要處理的變量組就可以了（也就是在variables節(jié)點(diǎn)配置的第8步設(shè)置的變量組名）。

最后我們來配置用到的Dashboard的圖形組件：chart節(jié)點(diǎn)和三個(gè)button節(jié)點(diǎn)。

雙擊chart節(jié)點(diǎn)（myChart），打開編輯窗口，設(shè)置整個(gè)圖的大小，類型和顯示的窗口時(shí)間等。

三個(gè)button節(jié)點(diǎn)在模板中已經(jīng)配置好，所以不用再配置。但我們可以打開它們的編輯窗口看看里面是如何配置的，從圖中可以看到，這三個(gè)button節(jié)點(diǎn)通過設(shè)置不同的topic實(shí)現(xiàn)了不同的功能。

如果想調(diào)整Dashboard的布局，可以按圖中所示步驟進(jìn)入布局設(shè)計(jì)界面。在這里，可以把圖形組件進(jìn)行分組，改變各個(gè)組件的大小和位置。Dashboard可以有多個(gè)標(biāo)簽頁(yè)（Home，Advanced），在Dashboard界面的左上角進(jìn)行選擇。配置圖形組件時(shí)，需要選擇將其放在哪個(gè)標(biāo)簽頁(yè)下。后面的例子，我們都是放在Home標(biāo)簽頁(yè)下，就不再做特殊說明了。

現(xiàn)在所有的節(jié)點(diǎn)都已經(jīng)配置完畢，點(diǎn)擊右上方的DEPLOY按鍵，部署并運(yùn)行編輯好的”流“。部署后所有節(jié)點(diǎn)上的藍(lán)色小圓點(diǎn)都消失了。

點(diǎn)擊右上方的DASHBOARD按鍵，打開dashboard就可以看到我們編輯的界面了。點(diǎn)擊START ACQUISITION鍵開始采集數(shù)據(jù)，就可以看到監(jiān)測(cè)的三個(gè)變量的實(shí)時(shí)變化情況了。

現(xiàn)在已經(jīng)可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)變量的變化了，要能夠?qū)崟r(shí)修改變量的值，還需要添加圖中紅框中的inject，variables和write panel節(jié)點(diǎn)。

Write panel節(jié)點(diǎn)會(huì)在Dashboard里添加一個(gè)輸入框，而且Write panel節(jié)點(diǎn)與myProbe_Out節(jié)點(diǎn)相連，所以每次輸入的值都會(huì)通過myProbe_Out發(fā)送到ST-LINK。

Variables節(jié)點(diǎn)里設(shè)置需要修改的變量的地址。

Inject節(jié)點(diǎn)的作用是可以手動(dòng)或按照設(shè)定的時(shí)間間隔自動(dòng)向“流”注入消息，這里我們利用它在程序啟動(dòng)時(shí)觸發(fā)一次消息發(fā)送，把Variables設(shè)定的變量地址發(fā)送給ST-LINK。

Variables節(jié)點(diǎn)的設(shè)置跟前面一樣。這里我們只需要將要修改的var_max, var_min這兩個(gè)變量添加進(jìn)來就可以了。

配置Write panel節(jié)點(diǎn)，選擇放在“Home”標(biāo)簽頁(yè)，并設(shè)置尺寸大小。

Inject節(jié)點(diǎn)里可以配置輸出的消息負(fù)載類型（時(shí)間戳，數(shù)字，字符串等），設(shè)定消息的topic和消息發(fā)送的方式（一次性還是周期性的）。在這個(gè)例子中，我們主要是利用inject節(jié)點(diǎn)在程序啟動(dòng)時(shí)觸發(fā)一次消息發(fā)送，所以Payload選擇timestamp即可，repeat選項(xiàng)設(shè)置為none，然后勾選圖中紅框標(biāo)出的選項(xiàng)（程序啟動(dòng)后觸發(fā)一次消息發(fā)送）。設(shè)置完成后，inject節(jié)點(diǎn)顯示的名字就會(huì)變成“timestamp”，并且右上方有一個(gè)數(shù)字1，表示只觸發(fā)一次。

重新部署運(yùn)行，進(jìn)入Dashboard界面，可以看到下方多出了var_max, var_min這兩個(gè)變量值的輸入框和一個(gè)“WRITE”按鈕。在輸入框中寫入新的變量值，點(diǎn)擊WRITE按鈕，從上面的點(diǎn)線圖中就可以看到，對(duì)應(yīng)的變量立刻發(fā)生變化了。

到這里，我們已經(jīng)完成了所有的流編程內(nèi)容。

通過菜單下的Export可以將整個(gè)流保存成json文件，操作步驟見上圖。在保存的時(shí)候，可以選擇只保存選中的幾個(gè)節(jié)點(diǎn)（selectednodes），還是當(dāng)前選中的標(biāo)簽頁(yè)的整個(gè)流（current flow），也可以保存所有打開的標(biāo)簽頁(yè)下的流（all flows）。

保存好的json文件，通過import菜單可以再次導(dǎo)入。見上圖操作步驟。

在這個(gè)例子的最后，我們來了解一下節(jié)點(diǎn)之間傳遞消息的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和debug節(jié)點(diǎn)。

將一個(gè)節(jié)點(diǎn)的輸出連接到另一個(gè)節(jié)點(diǎn)的輸入后，這兩個(gè)節(jié)點(diǎn)就可以傳遞消息了。CubeMonitor節(jié)點(diǎn)之間的消息采用json格式，包括payload，topic，msgid等字段。在每一個(gè)節(jié)點(diǎn)的說明中可以看到它的輸入消息和輸出消息的字段定義，除了前面提到的這三個(gè)字段，各個(gè)節(jié)點(diǎn)根據(jù)所實(shí)現(xiàn)的功能不同，消息中包含的字段也有所不同。大部分節(jié)點(diǎn)都會(huì)用到payload和topic字段中的一個(gè)或者兩個(gè)都用。在調(diào)試時(shí)我們一般關(guān)注的也是payload和topic這兩個(gè)字段。

debug節(jié)點(diǎn)是一個(gè)非常好用的調(diào)試工具，它可以連接到任何節(jié)點(diǎn)的輸出，來觀察實(shí)際運(yùn)行時(shí)消息傳遞的情況。在debug窗口（點(diǎn)擊右邊的小爬蟲圖標(biāo)）可以看到所有Debug節(jié)點(diǎn)的輸出，系統(tǒng)的出錯(cuò)信息也會(huì)輸出在這里。

現(xiàn)在我們用兩個(gè)debug節(jié)點(diǎn)分別連接到START按鍵和myVariables節(jié)點(diǎn)的輸出。Debug節(jié)點(diǎn)配置成輸出完整的消息內(nèi)容。重新部署運(yùn)行，然后在debug窗口就可以看到這兩個(gè)節(jié)點(diǎn)的輸出信息了。按下START按鍵，此時(shí)START節(jié)點(diǎn)輸出了一個(gè)topic為“start”的消息來通知ST-LINK開始采樣。START節(jié)點(diǎn)的輸出消息先經(jīng)過myVariables節(jié)點(diǎn)，再送到myProbe_out節(jié)點(diǎn)。

myVariables節(jié)點(diǎn)輸出的消息包含：所有需要監(jiān)測(cè)的變量的名稱，地址，類型以及設(shè)定的采樣參數(shù)等，并將topic設(shè)置為接受到的START節(jié)點(diǎn)消息中的topic內(nèi)容。所有這些信息都可以通過debug節(jié)點(diǎn)看得清清楚楚。ST-LINK接收到消息就知道應(yīng)該對(duì)哪些變量啟動(dòng)采樣了。