数据可视化工具FreeMASTER v3.0发布评测

NXP管管

数据可视化工具FreeMASTER v3.0发布评测

FreeMASTER是一个界面友好的，可用于实时观察目标系统中变量内容的数据可视化软件。可以通过多种通信方式将PC机和微控制器电路板连接，实时捕获和配置微控制器中(存放变量)的内存信息，并显示在PC机的软件窗口中。
FreeMASTER软件最早用于汽车电子相关的软件开发中，后被广泛应用在多种开发环境，用以提供友好的人机交互界面。


从笔者的开发经历中，特别是分析例如触摸感应等模拟传感器信号时，常用FreeMASTER实现一个简易的示波器，将单片机中实时采集的传感器信息绘制成时域曲线，显示在电脑界面上，从而便于分析数据，寻找其中的变化规律，进而提取特征信息用于特定的模式匹配。在进行最近比较火热的嵌入式AI开发，在海量的数据处理过程中，通过FreeMASTER的可视化界面，监控计算过程中间某些关键变量的变化过程，简直不要太方便了，就是在给领导和客户演示的时候也是逼格满满.


笔者之前在本公众号中，发表过一篇关于基本使用FreeMASTER的短文，可以帮助嵌入式工程师在5分钟内上手使用FreeMASTER v2.0工具，见: 使用FreeMASTER捕获采样记录并导出重现曲线。


近期，NXP官方发布了FreeMASTER v3.0，据说进行了很大的更新，在本文中，笔者对新版本的FreeMASTER进行了试用，并同大家分享使用体验。

安装过程

下载


FreeMASTER的产品主页是：

点击查看

在下载页面中还能看到，官网仍然开放了历史版本v2.0和v2.5的下载链接。笔者常用的是v2.0版本。

比较惊喜的是，FreeMASTER终于开始能够跨平台了，本次更新提供了Linux系统的安装包。但是根据说明，在Linux上只支持FreeMASTER Lite服务和相关的文档，大家熟悉的桌面版没有提供Linux平台的支持。
从安装包的大小来看，新版的安装包整整增大了一个数量级，从v2.x的40MB左右，一下子剧增到近300MB，笔者不禁脑补了一下，最近到底给它喂了些什么。


安装
下载之后双击安装包安装。安装过程也是全新的，用了InstallAnywhere打包工具对整个软件包进行打包。界面看起来更可爱一些，但略显简单。笔者作为一个资深的嵌入式系统工程师，还是更喜欢之前版本使用InstallShell打包工具简洁干练的工业风。

这里特别注意，在安装过程中，如果不是明确需要使用"FreeMASTER Lite服务"，而只是使用原有大家熟悉的使用FreeMASTER桌面版提供的功能，可以在安装过程中勾选掉相关的选项。否则会需要提供专门的激活码.
一开始安装的时候由于疏忽跳过了激活码，由于不知道怎样获得"激活码"，本打算先安装试用部分功能，但没想到没有激活码竟然直接回滚安装，FreeMASTER的基本功能也被卸载了。后来询问其它同事才知道，这个激活码是在安装过程中自动创建申请的，最关键的，它是免费的。然后笔者重新安装，注意到了安装过程中的一个页面的一段说明：

之前安装到这个步骤的时候，自动弹出了一个网页，但是被笔者想当然地给关掉了。
现在看来是自动发出的申请激活码的请求。但之前戳"NO"的时候直接回滚了整个安装，这次选"YES"。
弹出网络浏览器并访问NXP官网，需要NXP注册账户授权，然后在网页中确认软件使用许可声明。

最后获得激活码。

PS: 笔者仔细阅读了一下这个激活码的回单，发现激活码是根据PC的某种"机器识别码"生成的，也就是说，它是绑定在PC上的。好吧，反正是free的，如果换台电脑就再申请一次就好。
后续的安装还出现了不少提示说重复复制文件的问题，这可能是使用新的部署工具没有处理好文件的解压顺序导致的，不影响最终的安装功能。另外，安装过程后来还是通过网络执行了一遍在线激活过程。


安装之后查了一下安装根目录，再一次被惊呆了，FreeMASTER竟然专门包含了一个JRE(Jave运行时环境)，不必自行匹配相应的软件版本了。

特别注意，如果需要安装FreeMASTER Lite功能，必须确保电脑已经联网，并且能够顺利访问到nxp.com的官网。

试用

从pmp到pmpx
按照笔者们对已经熟悉的老版本FreeMASTER的使用步骤，创建工程，导入MCU端的可执行文件解析符号表，根据符号表项创建变量，创建示波器页面，在示波器页面中加载变量，开始采样。一顿操作猛如虎，最终正常工作。这说明新版本确实是能做到兼容老版本用户的使用习惯。
笔者注意到，v3.0版本创建工程的扩展名是".pmpx"，而不是原来的".pmp"，多了一个"x"。难道这是学了MS Office套件升级文件扩展名的思路? 笔者用sublime text打开工程文件查看其源代码，果不其然，新版本的工程文件已经换用可读的xml档案组织格式了，而老版本的工程文件是无法查看源代码的。这就意味着，在使用新版本的FreeMASTER时，可以以修改源文件的方式精细配置工程，这对于开发工程师来讲绝对是一个"有良心"的设计。

另外，笔者还试着在新版的软件窗口中导入原有二进制编码的pmp工程文件，同老版使用完全一样，无缝完全兼容。看来FreeMASTER的开发人员在历史兼容性上下了很大的工夫。(实际上这个变更在v2.5中就已经实现了).

ActiveX控件

FreeMASTER的ActionX控件应该是它在基本功能外的另一个亮点。ActiveX控件是Microsoft Windows系统中的应用功能扩展库，可用于互联网的很小的程序，有时称为插件程序。
通过使用ActiveX控件，在FreeMASTER运行框架下，可以使用网页作为界面，访问到单片机中内存中的变量。FreeMASTER的ActiveX控件仅提供面向电路板的内存访问服务，而网页UI的呈现则完全由用户自由发挥，这就为创建丰富的UI创造了灵活的平台。


虽然FreeMASTER的手册中几乎没有提到如何将ActiveX控件用于用户产品设计的说明，但凭借笔者极强的想象力，还是摸索出一套可行的用法。


实际上，FreeMASTER安装包中提供了一个通过JavaScript在htm网页中调用ActiveX控件的例子。位于"FreeMASTER 3.0\FreeMASTER\examples\scripting\JavaScript-ActiveX"目录下的"example.htm"文件。但是为了把这个代码运行起来，需要一波神操作。


首先，从MCUXpresso SDK中导出一个hello_world工程(基于lpcxpresso55s69开发套件)，之后在源代码中创建全局变量"var16"，"var16inc"及"arr16"并确保它们不会被编译器的自动优化掉。

1. <p><font size="3" face="微软雅黑">volatile uint16_t var16 = 0u;</font></p><p><font size="3" face="微软雅黑">volatile uint16_t var16inc = 0;</font></p><p><font size="3" face="微软雅黑">volatile uint16_t arr16[10] = {0，1，2，3，4，5，6，7，8，9};</font></p>

复制代码

之后编译下载工程工程到开发板。


然后就是FreeMASTER的操作了。创建FreeMASTER工程，导入之前编译好的可执行程序文件，之后在FreeMASTER中创建对应的"var16"，"var16inc"及"arr16"变量。将FreeMASTER安装目录下的"example.htm"文件复制到新创建的FreeMASTER用户工程目录下，然后在FreeMASTER工程中引用这个文件：

此时，可以看到网页上有一些按钮和一些内容框，试着戳了几下，会报错，显示没有有效连接。

此时，启动FreeMASTER工程，按这些按钮，就能读到和写入位于单片机内存中的变量了。

查看"example.htm"文件的源代码可以看到FreeMASTER的ActiveX读写远程变量基本函数的用法：

1. function read_variable(name，span_id)
   
2. {
   
3.     /* ReadVariable uses FreeMASTER variable object from current project。Use
   
4.      * ReadUIntVariable to access the memory directly using a symbol name。*/
   
5.     if(pcm.ReadVariable(name))
   
6.         document.getElementById(span_id).innerHTML = pcm.LastVariable_vValue;
   
7.     else
   
8.         on_error("Error when reading variable " + name + "。" + pcm.LastRetMsg);
   
9. }
   
10. 
    
11. function write_variable(name，input_id)
    
12. {
    
13.     var val = document.getElementById(input_id).value;
    
14.       
    
15.    /* WriteVariable uses FreeMASTER variable object from current project。Use
    
16.      * WriteUIntVariable to access the memory directly using a symbol name。*/
    
17.     if(pcm.WriteVariable(name，val))
    
18.         document.getElementById("status").innerHTML = "Write of the " + name + " succeeded.";
    
19.     else
    
20.         on_error("Error when writting variable " + name + "。" + pcm.LastRetMsg);
    
21. }

复制代码

JSON-PRC轻量级远程调用协议

这里暂时略过对JSON-PRC协议的介绍。从实用角度看，它是用于替换ActiveX的，同样能够提供从网页到电路板的访问服务。
在新版FreeMASTER的手册中，将JSON-PRC称之为一种"现代的"技术，特别要配合Chromium引擎使用。而Chromium引擎就是Google旗下大名鼎鼎的Chrome浏览器使用的内核。相对应地，ActiveX对应使用的是Microsoft IE浏览器技术。

同ActiveX相似，FreeMASTER的安装目录中也有JSON-PRC的样例代码，位于"FreeMASTER 3.0\FreeMASTER\examples\scripting\JavaScript-JSON-RPC"目录下。
将这个目录整个复制到新创建的FreeMASTER工程目录下。之后在FreeMASTER工程中创建一个新的页面"JS-JSON-PRC"并引用JSON-PRC版本的"example.htm"网页文件。此时启动FreeMASTER工程后会报错，因为缺少一个关键的步骤。


将FreeMASTER工程的网页解释器换成Chromium引擎。选中"project" -> "option"，在"option"对话框中，选中"使用Chromium引擎"的选项。注意，切换到Chromium引擎后，基于IE的ActiveX控件就不能使用了。

此时再启动FreeMASTER工程，就能看到之前使用ActiveX控件实现的操作单片机内存变量的网页， 戳戳看也能正常读写内存了。从功能上看，使用Chromium引擎实现的网页同之前使用ActiveX几乎完全一样，但是显示效果看起来好很多，字体比较圆润。考虑到Chromium引擎已经成为众多流行浏览器内核的事实，FreeMASTER 在技术上需要与时俱进，这可能也是v3.0的设计初衷吧。

看一下JSON-PRC版的示例网页源码，可以看到在javascript脚本部分引用的关键组件：

1. <font size="3" face="微软雅黑"><!-- load JSON-RPC and FreeMASTER wrapper object -->
   
2. <script type="text/javascript" src="./simple-jsonrpc-js.js"></script>
   
3. <script type="text/javascript" src="./freemaster-client.js"></script></font>

复制代码

这是同ActiveX方式的关键区别，对应地，在ActiveX版的样例代码中，在网页显示部分引用了ActiveX组件：

1. <font size="3" face="微软雅黑"><!-- The main FreeMASTER ActiveX communication object -->
   
2. <object id="pcm" height="0" width="0" classid="clsid:48A185F1-FFDB-11D3-80E3-00C04F176153"></object></font>

复制代码

当然，对变量读写函数的使用方式上也有一些不同：

1. <font size="3" face="微软雅黑">function read_variable(name，span_id)
   
2. {
   
3.    /* ReadVariable uses FreeMASTER variable object from current project。Use
   
4.      * ReadUIntVariable to access the memory directly using a symbol name。*/
   
5.     return pcm.ReadVariable(name)
   
6.         .then((value) => {
   
7.             document.getElementById(span_id).innerHTML = value.data;
   
8.         })
   
9.         .catch((err) => {
   
10.             on_error(err.msg);
    
11.         });
    
12. }
    
13.    
    
14. function write_variable(name，input_id)
    
15. {
    
16.     var val = document.getElementById(input_id).value;
    
17.     /* WriteVariable uses FreeMASTER variable object from current project。Use
    
18.      * WriteUIntVariable to access the memory directly using a symbol name。*/
    
19.     pcm.WriteVariable(name，val)
    
20.         .then(() => {
    
21.             document.getElementById("status").innerHTML = "Write of the " + name + " succeeded.";
    
22.         })
    
23.         .catch((err) => {
    
24.             on_error(err.msg);
    
25.         });
    
26. }</font>

复制代码

FreeMASTER Lite服务

FreeMASTER Lite是v3.0新增的独立组件，用于脱离经典的FreeMASTER框架提供从桌面到电路板的数据访问。
实际上，这几乎是一个并列于FreeMASTER桌面版的全新软件包。它以"服务"的形式运行在系统后台，提供了JSON-PRC接口用于访问远程连接的电路板。就像大多数操作系统服务的运行方式一样，FreeMASTER Lite没有用户窗口，通过命令行和配置文件传入参数。根据手册的描述，FreeMASTER Lite在操作系统中像一个标准的网页服务器一样，一方面同远程的电路板交互，另一方面可以接收来自python或者node.js脚本中的请求。


由于时间关系，笔者还没有仔细研究如何使用这个FreeMASTER Lite的功能，以后有时间再做介绍。

总结

FreeMASTER v3.0兼容了经典FreeMASTER的所有功能，新增了Chromium引擎和JSON-PRC协议组件，用于作为IE引擎和ActiveX的换代产品。首次引入了FreeMASTER Lite软件包，用于提供命令行版本的连接PC机网页和电路板的服务。
新版的FreeMASTER定位于提供运行某些新的FreeMASTER应用工程的运行时环境，而没打算让用户在这个平台上进行二次开发，设计自己的FreeMASTER应用工程。


经过试用，笔者个人建议，经典FreeMASTER用户不用着急迁移到新平台上。如果你一定想使用Chromium引擎，在你的UI界面中增加一些炫酷的特效，那么可以试试桌面版的FreeMASTER v3.0。
如果只是简单地使用一个数据可视化的工具，v2.5仍是目前的最佳选择。(没错，借着试用v3.0的兴致，笔者也试用了v2.5，然后决定把用了多年的v2.0更新到v2.5版本)。



作者：苏勇@NXP       文章出处：恩智浦MCU加油站

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jobszheng5

segger公司的jlink也有类似的功能。
好强大的样子

lwenpinove

有没有freemaster的2.0 或者2.5的使用笔记啊