淺談STM32調(diào)試DEBUG相關(guān)知識(shí)

學(xué)習(xí)STM32開(kāi)發(fā)，肯定少不了DEBUG調(diào)試這一步驟。那么，本文帶你了解一下這個(gè)調(diào)試相關(guān)的知識(shí)。

本文以STM32F1、Cortex-M3為例，其它系列芯片或內(nèi)核，原理相同或類似。

1概況

在STM32中，有很多調(diào)試組件。使用它們可以執(zhí)行各種調(diào)試功能，包括斷點(diǎn)、數(shù)據(jù)觀察點(diǎn)、 閃存地址重載以及各種跟蹤。

STM32F1使用Cortex-M3內(nèi)核，該內(nèi)核內(nèi)含硬件調(diào)試模塊，支持復(fù)雜的調(diào)試操作。

硬件調(diào)試模塊允許內(nèi)核在取指(指令斷點(diǎn))或訪問(wèn)數(shù)據(jù)(數(shù)據(jù)斷點(diǎn))時(shí)停止。內(nèi)核停止時(shí)，內(nèi)核的內(nèi)部狀態(tài)和系統(tǒng)的外部狀態(tài)都是可以查詢的。完成查詢后，內(nèi)核和外設(shè)可以被復(fù)原，程序?qū)⒗^續(xù)執(zhí)行。

當(dāng)STM32F10x微控制器連接到調(diào)試器并開(kāi)始調(diào)試時(shí)，調(diào)試器將使用內(nèi)核的硬件調(diào)試模塊進(jìn)行調(diào)試操作。

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調(diào)試框圖

STM32F1和Cortex-M3的調(diào)試框圖：

提示：Cortex-M3內(nèi)核內(nèi)含的硬件調(diào)試模塊是ARM CoreSight開(kāi)發(fā)工具集的子集。

ARM Cortex-M3內(nèi)核提供集成的片上調(diào)試功能。它由以下部分組成：

SWJ-DP：串行/JTAG調(diào)試端口

AHP-AP： AHB訪問(wèn)端口

ITM：執(zhí)行跟蹤單元

FPB：閃存指令斷點(diǎn)

DWT：數(shù)據(jù)觸發(fā)

TPUI：跟蹤單元接口(僅較大封裝的芯片支持)

ETM：嵌入式跟蹤微單元(在較大的封裝上才有支持此功能的引腳)，專用于STM32F1的調(diào)試特性

靈活的調(diào)試引腳分配

MCU調(diào)試盒(支持低電源模式，控制外設(shè)時(shí)鐘等)

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調(diào)試接口

STM32支持兩種調(diào)試接口：

串行接口

JTAG調(diào)試接口

STM32的5個(gè)普通I/O口可用作SWJ-DP（串行/JTAG調(diào)試）接口引腳：

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SWJ調(diào)試端口(serial wire and JTAG)

STM32內(nèi)核集成了串行/JTAG調(diào)試接口(SWJ-DP)。這是標(biāo)準(zhǔn)的ARM CoreSight調(diào)試接口，包括JTAG-DP接口(5個(gè)引腳)和SW-DP接口(2個(gè)引腳)。

1.JTAG調(diào)試接口(JTAG-DP)為AHP-AP模塊提供5針標(biāo)準(zhǔn)JTAG接口。

2. 串行調(diào)試接口(SW-DP)為AHP-AP模塊提供2針(時(shí)鐘＋數(shù)據(jù))接口。

在SWJ-DP接口中， SW-DP接口的2個(gè)引腳和JTAG接口的5個(gè)引腳中的一些是復(fù)用的。

SWJ調(diào)試端口：

上面的圖顯示異步跟蹤輸出腳(TRACESWO)和TDO是復(fù)用的。因此異步跟蹤功能只能在SWDP調(diào)試接口上實(shí)現(xiàn)，不能在JTAG-DP調(diào)試接口上實(shí)現(xiàn)。

JTAG-DP和SW-DP切換的機(jī)制

JTAG調(diào)試接口是默認(rèn)的調(diào)試接口。如果調(diào)試器想要切換到SW-DP，必須在TMS/TCK上輸出一指定的JTAG序列(分別映射到SWDIO和SWCLK)，該序列禁止JTAG-DP，并激活SW-DP。該方法可以只通過(guò)SWCLK和SWDIO兩個(gè)引腳來(lái)激活SW-DP接口。

指定的序列是：

1. 輸出超過(guò)50個(gè)TCK周期的TMS(SWDIO)＝ 1信號(hào)

2. 輸出16個(gè)TMS(SWDIO)信號(hào) 0111100111100111 (MSB)

3. 輸出超過(guò)50個(gè)TCK周期的TMS(SWDIO)＝ 1信號(hào)

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JTAG腳上的內(nèi)部上拉和下拉

保證JTAG的輸入引腳不是懸空的是非常必要的，因?yàn)樗麄冎苯舆B接到D觸發(fā)器控制著調(diào)試模式。必須特別注意SWCLK/TCK引腳，因?yàn)樗麄冎苯舆B接到一些D觸發(fā)器的時(shí)鐘端。

為了避免任何未受控制的I/O電平， STM32在JTAG輸入腳上嵌入了內(nèi)部上拉和下拉。

JINTRST：內(nèi)部上拉

JTDI：內(nèi)部上拉

JTMS/SWDIO:內(nèi)部上拉

TCK/SWCLK:內(nèi)部下拉

一旦JTAG I/O被用戶代碼釋放， GPIO控制器再次取得控制。這些I/O口的狀態(tài)將恢復(fù)到復(fù)位時(shí)的狀態(tài)。

JNTRST：帶上拉的輸入

JTDI：帶上拉的輸入

JTMS/SWDIO：帶上拉的輸入

JICK/SWCLK：帶下拉的輸入

JTDO：浮動(dòng)輸入

軟件可以把這些I/O口作為普通的I/O口使用。

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利用串行接口并釋放不用的調(diào)試腳作為普通I/O口

為了利用串行調(diào)試接口來(lái)釋放一些普通I/O口，用戶軟件必須在復(fù)位后設(shè)置SWJ_CFG=010，從而釋放PA15， PB3和PB4用做普通I/O口。

在調(diào)試時(shí)，調(diào)試器進(jìn)行以下操作：

在系統(tǒng)復(fù)位時(shí)，所有SWJ引腳被分配為專用引腳(JTAG-DP + SW-DP)。

在系統(tǒng)復(fù)位狀態(tài)下，調(diào)試器發(fā)送指定JTAG序列，從JTAG-DP切換到SW-DP。

仍然在系統(tǒng)復(fù)位狀態(tài)下，調(diào)試器在復(fù)位地址處設(shè)置斷點(diǎn)

釋放復(fù)位信號(hào)，內(nèi)核停止在復(fù)位地址處。

從這里開(kāi)始，所有的調(diào)試通信將使用SW-DP接口，其他JTAG引腳可以由用戶代碼改配為普通I/O口。

提示：這個(gè)地方就是需要大家配置相關(guān)的引腳。