ZephyrOS调试优化：RT1170-EVK启用Segger RTT与SystemView指南

在嵌入式开发中，高效调试与性能分析是提升开发效率的关键。Segger 提供的 RTT（实时传输技术）和 SystemView 工具，在 ZephyrOS 环境下可实现无引脚占用的高速日志输出与系统行为可视化分析。本文以 NXP MIMXRT1170-EVK 开发板为例，详解在 ZephyrOS 中使能这两项功能的完整流程，涵盖工程配置、编译烧录、上位机连接，帮助开发者快速掌握调试利器。

资料获取：ZephyrOS中使能Segger RTT和Systemview[RT1170_EVK为例]

1. 核心优势与环境准备

1.1 功能核心价值

• RTT 模式：通过 SWD/JTAG 调试口传输日志，不占用 UART 引脚，传输速度快（远超串口），对系统实时性影响极小，支持双向数据交互；
• SystemView 功能：可视化记录线程切换、中断响应、软件事件等时序信息，生成时间线轨迹，直观分析系统负载与调度瓶颈。

1.2 软硬件环境

• 硬件：NXP MIMXRT1170-EVK 开发板（板载调试器，需刷写 JLink 固件）、USB 连接线；
• 软件：Zephyr SDK、MCUXpresso for VS Code、Segger J-Link Software Pack（含 RTT Viewer）、Segger SystemView；
• 工程基础：Zephyr 官方 hello_world 示例工程（基于 Cortex-M7 核心）。

2. RTT 使能：高速日志输出实现

2.1 工程准备与代码优化

（1）导入基础工程

• 仓库路径：Zephyr 源码目录下 zephyr/samples/hello_world；
• 目标板：NXP MIMXRT1170-EVK CM7（标识符：mimxrt1170_evk@A/mimxrt1176/cm7）；
• 工程名称：自定义（如 rtt_systemview_demo）。

（2）优化代码（模拟线程调度场景）

#include <zephyr/kernel.h>
#include <zephyr/sys/printk.h>

#define PRIORITY 5
#define STACK_SIZE 1024
#define PERIOD_MS 500

// 定义信号量（用于线程同步）
K_SEM_DEFINE(sem_a, 1, 1);
K_SEM_DEFINE(sem_b, 0, 1);

// 定义线程栈
K_THREAD_STACK_DEFINE(stack_a, STACK_SIZE);
K_THREAD_STACK_DEFINE(stack_b, STACK_SIZE);

// 线程数据结构
static struct k_thread thread_a_data;
static struct k_thread thread_b_data;

// 线程工作函数
static void worker(const char *name, struct k_sem *mine, struct k_sem *other) {
    while (1) {
        k_sem_take(mine, K_FOREVER); // 获取自身信号量
        // 日志输出（后续将路由到 RTT）
        printk("[%s] Hello from %s, uptime=%u msn", 
               name, CONFIG_BOARD, (uint32_t)k_uptime_get_32());
        k_busy_wait(100000); // 忙等 100ms（模拟任务执行）
        k_msleep(PERIOD_MS); // 睡眠 500ms（触发线程切换）
        k_sem_give(other); // 释放对方信号量
    }
}

// 线程 A 入口
static void thread_a(void *p1, void *p2, void *p3) {
    ARG_UNUSED(p1); ARG_UNUSED(p2); ARG_UNUSED(p3);
    worker("A", &sem_a, &sem_b);
}

// 线程 B 入口
static void thread_b(void *p1, void *p2, void *p3) {
    ARG_UNUSED(p1); ARG_UNUSED(p2); ARG_UNUSED(p3);
    worker("B", &sem_b, &sem_a);
}

int main(void) {
    // 动态创建线程
    k_thread_create(&thread_a_data, stack_a, K_THREAD_STACK_SIZEOF(stack_a),
                    thread_a, NULL, NULL, NULL, PRIORITY, 0, K_NO_WAIT);
    k_thread_name_set(&thread_a_data, "thread_a");
    
    k_thread_create(&thread_b_data, stack_b, K_THREAD_STACK_SIZEOF(stack_b),
                    thread_b, NULL, NULL, NULL, PRIORITY, 0, K_NO_WAIT);
    k_thread_name_set(&thread_b_data, "thread_b");
    
    printk("RTT/SystemView demo start on %sn", CONFIG_BOARD);
    return 0;
}

2.2 Zephyr 配置：禁用 UART 并启用 RTT Snippet

（1）修改工程配置文件（prj.conf）

（2）通过 Snippet 启用 RTT

west build -b mimxrt1170_evk@A/mimxrt1176/cm7 {你的工程路径} -S rtt-console -p

• 参数说明：-S rtt-console 启用 RTT 控制台，-p 强制重新配置工程。

2.3 获取 RTT 控制块地址

2.4 烧录与上位机连接

（1）烧录固件

（2）RTT Viewer 连接配置

1. 打开 Segger J-Link RTT Viewer；
2. 配置连接参数：
   • 目标设备：MIMXRT1176XXXA_M7；
   • 接口与速率：SWD、4000kHz；
   • RTT Control Block 地址：填入 zephyr.map 中查到的地址（如 0x20000410）；
3. 点击 “OK” 连接，成功后即可在终端看到线程交替输出的日志：

   RTT/SystemView demo start on mimxrt1170_evk
   Booting Zephyr OS build v4.2.0-3273-g9b7d73cf676e
   [A] Hello from mimxrt1170_evk, uptime=0 ms
   [B] Hello from mimxrt1170_evk, uptime=600 ms
   [A] Hello from mimxrt1170_evk, uptime=1201 ms
   ...
   

3. SystemView 使能：系统行为可视化分析

3.1 编译配置（启用 SystemView Snippet）

west build -b mimxrt1170_evk@A/mimxrt1176/cm7 {你的工程路径} -S rtt-tracing -S rtt-console -p

• 说明：rtt-tracing 用于开启 SystemView 所需的跟踪功能，依赖 RTT 传输跟踪数据。

3.2 烧录与 SystemView 连接

1. 重新烧录编译生成的固件；
2. 打开 Segger SystemView 软件，配置目标设备与连接参数（与 RTT Viewer 一致）；
3. 点击 “Start” 开始跟踪，系统将记录线程切换、信号量操作、中断事件等时序数据，生成可视化时间线；
4. 分析要点：可查看线程运行时长、调度延迟、系统负载分布，快速定位死锁、优先级翻转等问题。

4. 备选方案：纯 KConfig 配置（无需 Snippet）

# 启用 Segger 模块
CONFIG_ZEPHYR_SEGGER_MODULE=y
CONFIG_HAS_SEGGER_RTT=y
CONFIG_USE_SEGGER_RTT=y

# RTT 核心配置
CONFIG_SEGGER_RTT_CUSTOM_LOCKING=y
CONFIG_SEGGER_RTT_CB_ALIGNMENT=16
CONFIG_SEGGER_RTT_MAX_NUM_UP_BUFFERS=3
CONFIG_SEGGER_RTT_MAX_NUM_DOWN_BUFFERS=3
CONFIG_SEGGER_RTT_BUFFER_SIZE_UP=1024
CONFIG_SEGGER_RTT_BUFFER_SIZE_DOWN=16
CONFIG_SEGGER_RTT_PRINTF_BUFFER_SIZE=64
CONFIG_SEGGER_RTT_MODE_NO_BLOCK_SKIP=y
CONFIG_SEGGER_RTT_SECTION_DTCM=y
CONFIG_SEGGER_RTT_INIT_MODE_STRONG_CHECK=y