CMSIS DAP 制作简介

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    许多 Arm Cortex 处理器都实现了 CoreSight 调试访问端口 （DAP），这使它们配备了强大的片上调试和跟踪功能。CMSIS-DAP 为嵌入式软件开发人员标准化并简化了对此功能的访问。
CMSIS-DAP 是一种协议规范和固件实现，可实现双方之间的标准化通信：
一. 基于 Arm Cortex 的处理器，用于执行嵌入式应用程序，
二. 在主机上运行的软件调试工具。
CMSIS-DAP 支持可以在独立的调试单元中实现，也可以作为集成在开发板上的组件实现。下图说明了这个概念：

    可以通过 CoreSight DAP 支持的物理接口与目标处理器连接：5 针 JTAG 或 2 针串行有线调试 （SWD） 接口。此外，它可以公开对 UART 的访问，以进行串行到 USB 通信。CMSIS-DAP 支持包含一个或多个 Arm Cortex 内核的目标设备。
    为了与调试程序通信，使用 USB 连接。广泛的 CMSIS-DAP 命令支持独立于实际探测的 CMSIS-DAP 的统一支持。
CMSIS-DAP 固件提供了 CMSIS-DAP 概念的模板实现，以及常用调试单元的几个示例项目。
可以使用验证调试单元操作中说明的脚本验证调试探针是否符合 CMSIS-DAP。

特性和优势:

• 为调试器提供标准化接口。提供许多标准调试器的接口。
• 访问所有 Cortex 处理器体系结构 （Cortex-A/R/M） 的 CoreSight 寄存器。
• 通过 5 引脚 JTAG 或 2 引脚串行线调试 （SWD） 连接。
• 支持多核调试。
• 支持 Cortex-M 设备的串行线输出 （SWO）。
• 易于部署，以调试基于 Cortex-M 微控制器的单元。
• 调试单元可以集成在评估板上。
• 使用 USB 批量传输可避免在主机 PC 上安装驱动程序。
• 支持时间关键型 JTAG 或 SWD 命令执行。
• 支持使用调试单元进行时间测量的 Test Domain Timer。
• 支持 UART 通信端口，该端口可路由到 USB COM 端口（可选）或本机 CMSIS-DAP 命令（CMSIS-DAP 版本 2.1.0 中的新功能）。
• 使用供应商特定的命令可以灵活定制。
  

访问 CMSIS-DAP
CMSIS-DAP 在 CMSIS-DAP GitHub 存储库中积极维护，该存储库包含 CMSIS-DAP 固件的完整来源以及本文档。下表说明了存储库结构。

目录	描述
📂  Documentation	包含此 CMSIS-DAP 文档源的文件夹
📂 Firmware	包含 CMSIS-DAP 固件的文件夹
📄  LICENSE	许可协议 （Apache 2.0）
📄 README.md	存储库描述

有关 CMSIS 软件组件、工具和规范的概述，请参阅 CMSIS 文档。

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CMSIS-DAP 固件:
CMSIS-DAP 固件实现了 CMSIS-DAP 概念。固件在 CMSIS-DAP GitHub 存储库的源代码中提供，其中包含常用调试单元的多个参考实施。下表说明了目录结构。

文件夹和文件	描述
📂 Firmware	包含 CMSIS-DAP 固件的文件夹
📄 ┣ Config/DAP_config.h	CMSIS-DAP 固件配置文件。请参阅配置 I/O 端口和调试单元。
📂 ┣ Examples	CMSIS-DAP 固件适用于各种调试单元。请参阅 示例实现。
📂 ┣ Include	CMSIS-DAP 固件头文件。
📂 ┣ Source	CMSIS-DAP 固件源代码。
📂 ┣ Template	Keil MDK-Middleware 的接口模板。
📂 ┗Validation	验证项目。请参阅验证调试单元操作。

该实现由以下组件组成：

• CMSIS-DAP 固件，使用 Cortex-M 器件的标准 I/O 引脚连接到 JTAG 或 SWD 引脚。
• CMSIS-Driver USART 连接：
  

           Cortex-M 设备的 UART 连接到目标的 SWO 输出。
          从目标到 UART 的 Cortex-M 设备的附加 UART。

• 使用以下方法连接到主机 USB 端口的 USB 堆栈：
  

         自定义类（用于 USB 批量端点），
         用于导出 USB COM 端口的 CDC ACM 类。

• USB 设备中间件可能需要 CMSIS-RTOS 和 CMSIS-Driver USB。
  

   硬件要求:
    CMSIS-DAP 固件专为满足以下硬件要求的调试单元而设计：

• 基于 Cortex-M 处理器的微控制器。
• CPU 时钟：48 MHz 或更高;微控制器必须具有 SYSTICK 定时器。
• RAM：8 KB 或更大。
• Flash ROM：16 KB 或更大。
• 全速或高速 USB 设备外围设备。
• 7 个标准 I/O 引脚，用于 JTAG/SWD 接口。
• 可选，2 个 I/O 引脚用于状态 LED。
• 可选地，支持 SWO 捕获的 UART （Rx pin 连接到 SWO）。
• （可选）一个 UART，用于支持额外的 UART 通信端口（用于 printf 调试）。
  

下图说明了 CMSIS-DAP 调试适配器的硬件接口。
   



   
   
   

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需要配置的信息：
（1）CMSIS-DAP调试单元中使用的Cortex-M处理器参数的定义。
（2）调试单元标识字符串（供应商，产品，序列号）。
（3）调试单元通信包大小。
（4）调试访问端口支持的模式和设置（JTAG / SWD和SWO）。
（5）有关已连接目标设备（用于评估板）的可选信息。

#define         CPU_CLOCK    72000000U
数值：CPU主频时钟
描述：调试单元中使用的Cortex-M MCU的处理器时钟。该值用于计算SWD / JTAG时钟速度。

#define         IO_PORT_WRITE_CYCLES    2U
数值：I/O时钟周期， 2=default,  1=Cortex-M0+ fast I/O
描述：I / O端口写操作时钟周期（主频）。此值用于计算Cortex-M MCU在调试单元中通过I / O端口写操作生成的SWD / JTAG时钟速度。大多数Cortex-M处理器需要2个处理器周期来进行I / O端口写操作。如果调试单元使用具有高速外围设备I / O的Cortex-M0 +处理器，则可能只需要1个处理器周期。

#define         DAP_SWD    1
数值：1 = available, 0 = not available
描述：表示在调试访问端口上使用SWD调试接口。此信息由命令DAP_Info作为Capabilities的一部分返回。

#define         DAP_JTAG    1
数值：1 = available, 0 = not available
描述：表示在调试端口上使用JTAG接口。此信息由命令DAP_Info作为Capabilities的一部分返回。

#define         DAP_JTAG_DEV_CNT    8U
数值：调试访问接口上外接的设备数
描述：在连接到调试访问端口的扫描链上配置JTAG设备的最大数量。此设置会影响调试单元的RAM要求。有效范围是1 ..255。

#define         DAP_DEFAULT_PORT    1U
数值：Default JTAG/SWJ Port Mode: 1 = SWD, 2 = JTAG
描述：调试访问端口上的默认通信模式，选择端口默认模式时，用于命令DAP_Connect。

#define         DAP_DEFAULT_SWJ_CLOCK    1000000U
数值：SWJ/JTAG时钟速度。
描述：SWD和JTAG模式的调试访问端口上的默认通信速度。用于初始化默认的SWD / JTAG时钟频率。可以使用命令DAP_SWJ_Clock覆盖此默认设置。

#define         DAP_PACKET_SIZE    512U
数值：数据包大小
描述：命令和响应数据的最大包大小。此配置设置用于优化与调试器的通信性能，并且取决于USB外设。对于全速USB HID或WinUSB，典型值是64，对于高速USB HID是1024，对于高速USB WinUSB是512。

#define         DAP_PACKET_COUNT    8U
数值：支持的数据包缓冲个数，即DAP_PACKET_SIZE的个数
描述：命令和响应数据的最大包缓冲区，此配置设置用于优化与调试器的通信性能，并且取决于USB外设。对于RAM或USB缓冲区有限的设备，可以减小设置（有效范围是1 .. 255）。

#define         SWO_UART    1
数值： 1 = available, 0 = not available
貌似：指示UART串行线输出（SWO）是否可用。此信息由命令DAP_Info作为Capabilities的一部分返回。

#define         SWO_UART_MAX_BAUDRATE    10000000U
数值：SWO波特率
描述：最大SWO UART波特率。

#define         SWO_MANCHESTER    0
数值：WO Manchester:  1 = available, 0 = not available
描述：指示曼彻斯特串行线输出（SWO）跟踪可用。此信息由命令DAP_Info作为Capabilities的一部分返回。

#define         SWO_BUFFER_SIZE    4096U
数值：SWO缓冲大小
描述：两个跟踪缓冲区大小。

#define         SWO_STREAM    0
数值：SWO Streaming Trace: 1 = available, 0 = not available
描述：SWO流跟踪。

#define         TIMESTAMP_CLOCK    100000000U
数值：时间戳
描述：测试域计时器的时钟频率。计时器值通过TIMESTAMP_GET返回。

#define         TARGET_DEVICE_FIXED    0
数值：Target Device: 1 = known, 0 = unknown
调试单元连接到固定的目标设备。调试单元可以是评估板的一部分，并且始终连接到固定的已知设备。在这种情况下，将存储设备供应商和设备名称字符串，调试器或IDE可以使用该字符串来配置设备参数。

#if TARGET_DEVICE_FIXED
#define TARGET_DEVICE_VENDOR    ""              ///< String indicating the Silicon Vendor
#define TARGET_DEVICE_NAME      ""              ///< String indicating the Target Device
#endif

厂商，产品ID和串行字符串获取代码如下：
/** Get Vendor ID string.
\param str Pointer to buffer to store the string.
\return String length.
*/
__STATIC_INLINE uint8_t DAP_GetVendorString (char *str) {
  (void)str;
  return (0U);
}

/** Get Product ID string.
\param str Pointer to buffer to store the string.
\return String length.
*/
__STATIC_INLINE uint8_t DAP_GetProductString (char *str) {
  (void)str;
  return (0U);
}

/** Get Serial Number string.
\param str Pointer to buffer to store the string.
\return String length.
*/
__STATIC_INLINE uint8_t DAP_GetSerNumString (char *str) {
  (void)str;
  return (0U);
}