SEGGER RTT：嵌入式调试的高效输出利器

参考：https://www.armbbs.cn/forum.php?mod=viewthread&tid=86177

在嵌入式开发中，如何在不影响系统实时性的前提下，高效输出调试信息，一直是让人头疼的问题；传统的串口 printf 虽然简单易用，但在输出量大、串口速率较低时，就可能严重阻塞系统主流程，甚至引发时序异常；

为了解决这些问题，SEGGER 提供了 RTT（Real-Time Transfer）机制，它是一种利用 J-Link 仿真器在目标设备与主机之间进行高速内存通信的方案；它几乎不占用 CPU 时间、无需占用串口资源，而且速度快到令人惊喜，非常适合用于日志输出、数据查看甚至远程控制；

这篇博客将围绕 SEGGER RTT 展开，介绍简单原理、使用方法、常见配置及注意事项，帮助你在项目中轻松上手 RTT 输出，彻底告别“卡顿的串口 printf”；

RTT简介

什么是RTT

RTT 是 SEGGER 提供的一种 通过调试接口进行双向通信 的机制，所有支持 J-Link 的调试器都可以使用这个功能；它的核心优势在于：

高速传输：输出字符速度远超 SWO 和半主机模式；
非阻塞：不会影响目标程序的实时执行；
无需额外引脚：不依赖 SWO，引脚需求低；

RTT 的传输是通过 SWD 或 JTAG 接口完成的，不需要像传统串口那样占用 UART 资源，也不需要额外的 IO；只要接好 SWDIO、SWCLK（必要时加 VCC 和 NRST），甚至用三线 JLINK-OB 也能正常使用；

多通道+双向通信

RTT 不只是一个 printf 替代品，它支持多通道双向通信，这意味着你可以像使用多个串口终端一样，将不同类别的日志输出到不同的“虚拟终端”中；

SEGGER 官方提供的工具 RTT Viewer 支持多个终端窗口，可以将标准输出、错误信息、调试日志分流显示，条理清晰，非常适合调试复杂系统；

RTT vs SWO vs 半主机模式

官方做过一组速度测试（以 STM32F407、168MHz 为例）：

方式	输出82字符耗时
RTT	1us
SWO	120μs
半主机模式	10700μs

可以看出，RTT 不只是快一点，而是快了几个数量级！如果你以前用的是 SWO 或半主机，这种性能差距足以让你考虑迁移到 RTT；

RTT 与硬件兼容性

RTT 不依赖 SWO 引脚，这对大多数小型开发板非常友好；基本上只要你能用 J-Link 下载程序，就能用 RTT 输出调试信息；

而且 RTT 支持多种接口速度的 J-Link 设备；在默认的 512 字节缓冲区配置下，普通速度的 J-Link 也可以跑到 0.5MB/s，高端版甚至可以达到 1MB/s，轻松应对大体量日志输出的需求；

RTT 工作原理简单解析

核心结构

RTT 的核心在于它在目标芯片的 RAM 中创建了一个称为 RTT 控制块（RTT Control Block） 的结构；这个控制块包含：

一个 标识符（ID）：用于让 J-Link 调试器能快速在芯片内存中定位这个控制块；
多个 通道结构体：每个通道对应一个缓冲区，用来描述缓冲区地址、大小、读写指针等状态信息；

RTT 支持 多个上行通道（Up Buffers） 和 多个下行通道（Down Buffers），即从芯片上传到 PC 端，或者从 PC 发送数据到芯片；这使得 RTT 可以支持例如“标准输出”“错误日志”“调试日志”等多路并行通信；

通道数量和每个缓冲区的大小可以通过编译配置定义，也支持在运行时动态注册新的缓冲区；

数据写入策略

每个 RTT 通道可以配置为阻塞模式或非阻塞模式：

阻塞模式：当缓冲区满了，应用程序会等待，直到 J-Link 读出数据腾出空间；这保证了日志不会丢失，但有可能会阻塞当前任务执行；
非阻塞模式：当缓冲区满时，多余的数据会直接丢弃，程序继续正常执行；这种模式下，即使调试器没有连接，也不会影响系统实时行为；

缓冲区工作

每个缓冲区本质上是一个环形队列，用一对指针进行数据管理：

对于上行通道（芯片 → 主机）：
- 写入指针由应用程序维护（写入数据）；
- 读取指针由 J-Link 维护（从芯片读数据）；
对于下行通道（主机 → 芯片）：
- 写入指针由 J-Link 写；
- 读取指针由芯片读取；

当读取指针和写入指针相等时，说明缓冲区为空；

这种设计方式确保了调试器和芯片之间的同步传输，不需要中断，也不依赖外设，从而最大限度地减少对系统性能的干扰；

RTT移植

准备 RTT 组件

RTT 随 J-Link 工具链一同提供，无需单独下载安装；你可以在默认安装路径下找到 RTT 示例代码，路径如下：

1	C:\Program Files\SEGGER\JLink\Samples\RTT

你可以直接把 RTT 目录下的所有文件打包带入你的工程中；

关于 RTT 汇编加速文件（可选）

新版本 RTT 文件夹中包含一个用于优化的汇编文件（如 SEGGER_RTT_ASM_ARM.S），作用是加速字符输出（通过优化内存访问方式），在高频率大数据量输出时能提高吞吐率；

不过由于不同编译器对汇编支持略有差异，如果你暂时用不上或不清楚用法，也可以先忽略这个文件，不会影响基本使用；

缓冲区大小配置说明

RTT 的配置文件为 SEGGER_RTT_Conf.h，你需要关注三个重要参数：

1
2
3

#define BUFFER_SIZE_UP                        1024  // MCU -> PC
#define BUFFER_SIZE_DOWN                      16    // PC -> MCU
#define SEGGER_RTT_PRINTF_BUFFER_SIZE         64    // 格式化临时缓冲区

默认 BUFFER_SIZE_DOWN 是 16，不能随便改太大，否则 RTT Viewer 不一定能正常接收；

缓冲区选型建议（根据传输频率和单次数据量）：

情况	建议缓冲区大小
每秒发送 10 次 × 每次 1 字节	6 字节
每次 2 字节	11 字节
每次 5 字节	31 字节
每次 10 字节	61 字节
每次 50 字节	401 字节
每秒发送 1 次 × 每次 500 字节	501 字节

暴力点来说，大多数项目配置 1024 字节基本是绰绰有余的，除非你是数据刷屏狂魔；

RTT 最小使用代码

#include "SEGGER_RTT.h"

uint8_t RTT_Buffer_R[16] = {0};
uint32_t RTT_Count_R = 0;

int main(void)
{
    SEGGER_RTT_ConfigUpBuffer(0, "RTTUP", NULL, 0, SEGGER_RTT_MODE_NO_BLOCK_SKIP);
    SEGGER_RTT_ConfigDownBuffer(0, "RTTDOWN", NULL, 0, SEGGER_RTT_MODE_NO_BLOCK_SKIP);

    while (1)
    {
        static int i = 0;

        // 设置当前使用的终端为 0
        SEGGER_RTT_SetTerminal(0);
        SEGGER_RTT_printf(0, RTT_CTRL_TEXT_RED"%d\r\n", i++);

        // 设置当前使用的终端为 1
        SEGGER_RTT_SetTerminal(1);
        SEGGER_RTT_printf(0, "%d\r\n", i++);

        // 从 PC 端接收数据，默认最多只能接收 16 字节
        RTT_Count_R = SEGGER_RTT_Read(0, RTT_Buffer_R, 16);
        if (RTT_Count_R)
        {
            RTT_Buffer_R[RTT_Count_R] = '\0';  // 添加字符串终止符
            SEGGER_RTT_printf(0, RTT_CTRL_TEXT_YELLOW"%s\r\n", RTT_Buffer_R);
            RTT_Count_R = 0;
        }
    }
}

说明：

SEGGER_RTT_SetTerminal(n) 设置的是在哪个虚拟终端窗口显示；
SEGGER_RTT_printf(0, …) 的第一个参数是 通道编号，默认为 0，固定使用；

注意：虚拟终端编号与通道编号并非一回事，通道编号决定数据流向的通道，而终端编号仅影响在 RTT Viewer 中显示的窗口；

接收缓冲区推荐用 16 字节，因为 RTT Viewer 默认一次只支持发送一个字符，除非启用了“Send on Enter”；

使用 J-Link RTT Viewer 工具

打开 J-Link RTT Viewer，选择如下参数：

Interface：JTAG 或 SWD（视你的硬件连接而定）；
Speed：建议设置为中等速度，比如 1000kHz，太高可能不稳定；
连接不上时：点击菜单 File -> Connect 尝试重连；
多终端支持：在工具右下角可以勾选多个终端进行输出区分；
输入设置：建议勾选 Send on Enter，这样输入多个字符后按下回车才会发送，方便处理字符串指令；

总结

SEGGER RTT 凭借其高速、非阻塞、零占用外设资源等优势，成为现代嵌入式开发中调试输出的理想方案；相比传统串口、SWO 或半主机模式，RTT 不仅性能更优，还具有更强的灵活性，支持多通道、双向通信，使日志输出更加有序高效；

通过本篇文章的介绍，我们了解了 RTT 的工作原理、配置方式、缓冲策略以及实际使用示例，并结合实际开发场景给出了配置建议；如果你在项目中苦于串口调试带来的性能瓶颈，不妨试试 RTT——它不仅能大幅提升调试效率，还能让你更专注于系统逻辑本身，而不是被调试工具“牵着鼻子走”；

此外，RTT 的下行通道支持从 PC 向目标设备发送数据，这为构建交互式调试终端提供了可能；例如，可以将 Letter Shell 的输入输出绑定到 RTT 通道上，实现无需串口、无需 IO 引脚的 Shell 控制台；配合 RTT Viewer 或自定义串口工具，你可以像操作普通终端一样通过 J-Link 实时操控设备，极大地拓展了嵌入式调试的边界；

未来在配合如 RTT Viewer、JScope、SystemView 等 SEGGER 工具时，RTT 还能拓展出更多实用功能，助力系统分析与性能评估；写代码的时候不卡壳，调试输出更清爽，从一步启用 RTT 开始；