[CortexM4--stm32f411]调试接口

简述

对STM32F411所支持的调试接口及其方式进行简单的学习。

调试接口

STM32F411的调试接口硬件示意如下：

在调试模式下，MCU核在某条特定指令获取（断点），或者是数据获取时（Watch Point）时可以被停住，MCU核的内部状态以及外部状态均可被测量，在测量完成后，MCU核会恢复并继续执行。

STM32F411的调试接口支持两种：

• Serial wire(SWD)
• JTAG debug port

另外上图中的一些术语意思如下：

术语	说明	附加说明
SWJ-DP	Serial wire / JTAG debug port, DP即调试接口debug port的简写。SWJ表示是SWD和JTAG
AHB-AP	AHB access port, AHB是ARM架构中常见的高速内部总线一种，即说明调试接口会通过这个AHB-AP与内部的许多调试单元通过AHB进行交互
ITM	Instrumentation Trace Macrocell，即可以进行测量跟踪的，常见的是在代码中通过这个来输出调试信息
FPB	Flash Patch Breadpoint，因为指令一般存在于flash中，这个可能和调试时打断点相关
DWT	Data Watchpoint Trigger，数据监视窗口用，许多调试工具都会有watch point的功能的
TPUI	Trace Port Unit Interface，可能也是用作输出吧，只有大尺寸封装的IC有此功能，应当需要额外的pin	上面图示中写成TPIU了
ETM	Embedded Trace Macrocell，也是只有大尺寸封装的IC有此功能，应当需要额外的pin	上面图示中没有看到这个

接下来简单说明下这里面部分的详细内容以及可能的用法。

SWJ-DP

这个是ARM标准的CoreSight debug port，其中，使用JTAG DP的话有5根pin，用SW DP的话2根pin。STM32F411的这两个接口是复用的~，其硬件框图如下：

下面用表格的方式说明下这两个DP的引脚连接的区别：

引脚	JTAG-DP接口	JTAG功能	SW-DP接口	SW功能	PIN Num
JTDO	TDO	数据输出	TRACESWO	trace输出	PB3
JTDI	TDI	数据输入			PA15
NJTRST	nTRST	复位			PB4
JTMS/SWDIO	TMS	测试模式选择	SWDIO	数据输入输出	PA13
JTCK/SWCLK	TCK	时钟	SWCLK	时钟	PA14

上图中还有一个SWD/JTAG select的单元，其实就是用来选择是使用JTAG或SW的。另外表中的TRACESWO并不是SW-DP的接口~应当是后面要提到的ITM会用到的接口。

ITM

ITM支持printf风格的输出，可以在OS和Application中输出log，用来评估和分析系统的信息。ITM有如下三种方式产生trace信息：

方式	说明	其他
Software trace	直接写ITM相应寄存器直接发送数据
Hardware trace	DWT产生数据通过ITM发送
Time stamping	ITM包含了一个21bit的计数器用于产生时间戳，这个时间戳可以通过ITM发送

ITM数据会通过TPIU，TPIU会加上额外的包再发送给调试主机。

使用ITM功能之前，必须使能Debug Exception的TRCEN bit和Monitor Control寄存器。ITM相关寄存器如下图：

另外的ETM应当是用来trace执行的指令的，TPIU则是有FIFO，起到bridge的作用，将ETM或ITM的data输出出去。