为什么用 RTT 替代串口日志？

串口（UART）日志是嵌入式开发中最常用的调试手段，但在以下场景中力不从心：

中断上下文中：printf 重定向到 UART 通常是阻塞发送，若在中断里调用，会拉长中断响应时间，甚至导致数据丢失或系统卡死。
低功耗模式：进入 STOP/STANDBY 前若 UART 还有数据未发完，必须等待发送完成，否则休眠会打断传输；而等待发送又浪费功耗。
速度瓶颈：115200 波特率下每秒仅约 11KB，大量日志时严重拖慢系统。

SEGGER RTT（Real Time Transfer）通过调试接口（SWD/JTAG）直接读写目标芯片的内存缓冲区，不占用任何外设，速度可达 MB/s 级，且写入操作是非阻塞的（缓冲区满时直接丢弃或覆盖），非常适合中断和低功耗场景。

RTT 工作原理简述

RTT 在目标芯片的 RAM 中开辟一块控制块（_SEGGER_RTT），内部包含多个上行（Target→Host）和下行（Host→Target）通道。每个通道是一个环形缓冲区。

目标端写日志：调用 SEGGER_RTT_Write()，将数据拷贝到上行缓冲区，更新写指针，不等待主机读取。
主机端读日志：J-Link 调试器通过 SWD 周期性地读取控制块和缓冲区内容，显示在 J-Link RTT Viewer 或 RTT Logger 中。

因此，目标端几乎不耗时，且完全异步。

移植与基础配置（STM32 + MDK/IAR/GCC）

1. 添加 RTT 源码

从 SEGGER 官网下载 RTT 包，将以下文件加入工程：

SEGGER_RTT.c
SEGGER_RTT.h
SEGGER_RTT_Conf.h（可选，用于配置缓冲区大小）

2. 配置缓冲区大小

在 SEGGER_RTT_Conf.h 中调整：

#define BUFFER_SIZE_UP        (1024)   // 上行缓冲区，根据日志量调整
#define BUFFER_SIZE_DOWN      (16)     // 下行缓冲区，一般不用改
#define SEGGER_RTT_MAX_NUM_UP_BUFFERS   (3)
#define SEGGER_RTT_MAX_NUM_DOWN_BUFFERS (3)

注意：缓冲区位于 RAM，增大可减少丢数据概率，但会占用更多内存。

3. 初始化

RTT 无需显式初始化，首次调用 SEGGER_RTT_Write() 时会自动初始化控制块。但建议在 main() 开头调用一次：

SEGGER_RTT_Init();

4. 重定向 printf（可选）

若想继续使用 printf，可重写 _write（GCC）或 fputc（MDK）：

// GCC
int _write(int fd, char *ptr, int len) {
    (void)fd;
    SEGGER_RTT_Write(0, ptr, len);
    return len;
}

// MDK
int fputc(int ch, FILE *f) {
    SEGGER_RTT_Write(0, &ch, 1);
    return ch;
}

但注意：printf 本身可能不是中断安全的，建议在中断中直接使用 SEGGER_RTT_WriteString() 或 SEGGER_RTT_printf()。

中断上下文中的安全使用

RTT 的写操作是非阻塞的，但多个中断同时写同一通道可能破坏环形缓冲区指针。SEGGER 提供了两种模式：

SEGGER_RTT_MODE_NO_BLOCK_SKIP：缓冲区满时跳过本次写入（默认）。
SEGGER_RTT_MODE_NO_BLOCK_TRIM：缓冲区满时截断，只写入部分数据。

在中断中，建议使用 SEGGER_RTT_WriteString(0, "...") 或 SEGGER_RTT_printf(0, ...)，并确保：

不要在高优先级中断中调用 SEGGER_RTT_printf（其内部可能使用较多栈）。
若多个中断可能同时写，使用 SEGGER_RTT_LOCK() 和 SEGGER_RTT_UNLOCK() 进行临界区保护（需在 SEGGER_RTT_Conf.h 中实现）。

示例：在 SysTick 中断中打印计数：

void SysTick_Handler(void) {
    static uint32_t tick = 0;
    tick++;
    if (tick % 1000 == 0) {
        SEGGER_RTT_WriteString(0, "Tick 1000\n");
    }
}

低功耗模式下的落地配置

低功耗模式（如 STM32 的 STOP 模式）会关闭内核时钟，但 RTT 缓冲区位于 RAM，数据不会丢失。主机端 J-Link 仍可通过 SWD 读取（需保持调试器连接）。

关键点：

进入低功耗前，无需等待 RTT 发送完成，因为写入是异步的。
若使用 SEGGER_RTT_MODE_BLOCK_IF_FIFO_FULL 模式，则可能阻塞，务必避免。
唤醒后，RTT 继续工作，主机端会看到休眠期间写入的日志（只要 RAM 保持供电）。

示例：在进入 STOP 模式前打印一条日志：

SEGGER_RTT_WriteString(0, "Entering STOP mode...\n");
HAL_PWR_EnterSTOPMode(PWR_LOWPOWERREGULATOR_ON, PWR_STOPENTRY_WFI);
// 唤醒后
SEGGER_RTT_WriteString(0, "Woke up!\n");

注意：若使用 STANDBY 模式，RAM 内容丢失，RTT 缓冲区也会丢失，此时日志无法保留。

完整代码示例（STM32 + GCC）

#include "SEGGER_RTT.h"
#include "stm32f4xx_hal.h"

void SystemClock_Config(void);
static void MX_GPIO_Init(void);

int main(void) {
    HAL_Init();
    SystemClock_Config();
    MX_GPIO_Init();

    SEGGER_RTT_Init();
    SEGGER_RTT_WriteString(0, "RTT Log Start\n");

    uint32_t counter = 0;
    while (1) {
        SEGGER_RTT_printf(0, "Counter: %lu\n", counter++);
        HAL_Delay(1000);

        if (counter % 5 == 0) {
            SEGGER_RTT_WriteString(0, "Entering STOP mode for 2s...\n");
            HAL_SuspendTick();
            HAL_PWR_EnterSTOPMode(PWR_LOWPOWERREGULATOR_ON, PWR_STOPENTRY_WFI);
            SystemClock_Config(); // 唤醒后重新配置时钟
            HAL_ResumeTick();
            SEGGER_RTT_WriteString(0, "Woke up!\n");
        }
    }
}

// 重定向 _write 以支持 printf
int _write(int fd, char *ptr, int len) {
    (void)fd;
    SEGGER_RTT_Write(0, ptr, len);
    return len;
}

注意事项与常见坑

缓冲区大小：默认上行 1KB，若日志量大且主机读取慢，会丢数据。可增大至 4KB 或使用多通道。
中断优先级：RTT 写操作本身很快，但 SEGGER_RTT_printf 涉及格式化，可能耗时较长，避免在最高优先级中断中使用。
低功耗调试：进入 STOP 模式后，SWD 可能断开，需在调试器中设置“Connect under reset”或保持调试器连接。
多任务环境：RTOS 中多个任务写同一通道，建议使用互斥锁或为每个任务分配独立通道。
主机端工具：使用 J-Link RTT Viewer 或 RTT Logger，确保 J-Link 固件为最新。
不要滥用：RTT 虽快，但大量日志仍会占用 CPU 时间，生产版本应关闭或降级。

总结

SEGGER RTT 是替代串口日志的利器，尤其适合中断上下文和低功耗场景。通过合理配置缓冲区、选择非阻塞模式、注意临界区保护，即可实现高效、非阻塞的日志系统。在 STM32 上移植简单，几乎无需额外硬件，值得在项目中推广。

用 SEGGER RTT 替代串口日志：在中断上下文与低功耗模式下的落地配置