嵌入式软件工程师-嵌入式系统调试与测试-SWD调试_SWD模式下的芯片复位与控制.docxVIP

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SWD调试基础

1SWD接口介绍

SWD（SerialWireDebug）接口是一种由ARM公司开发的调试接口，用于访问ARMCortex微控制器的调试和跟踪硬件。SWD接口通过两条信号线（SWDIO和SWCLK）实现与微控制器的通信，这两条线分别用于数据输入和时钟同步。SWD接口的设计目的是为了减少引脚数量，简化硬件设计，同时保持与JTAG接口的兼容性，提供调试和编程功能。

SWD接口的核心组件是SWD控制器，它负责与微控制器的SWD单元进行通信。SWD单元位于微控制器内部，通过SWDIO和SWCLK线与外部SWD控制器连接。SWD单元支持读写微控制器的寄存器，包括程序计数器（PC）、链接寄存器（LR）、通用寄存器（R0-R12）、状态寄存器（CPSR和SPSR）等，以及访问芯片的内存空间，进行代码的下载和调试。

1.1示例代码：使用SWD接口读取微控制器的寄存器

#导入SWD调试库

importpyOCD

#创建SWD调试会话

session=pyOCD.Session()

session.open()

#选择目标微控制器

target=session.target

#读取程序计数器（PC）的值

pc_value=target.readCoreRegister(pc)

print(f程序计数器（PC）的值为：{pc_value})

#关闭调试会话

session.close()

在上述示例中，我们使用了pyOCD库来创建一个SWD调试会话，然后通过readCoreRegister函数读取微控制器的程序计数器（PC）的值。pyOCD是一个开源的Python库，用于ARMCortex微控制器的调试和编程。

2SWD调试协议解析

SWD调试协议是一种基于半双工串行通信的协议，用于在SWD控制器和微控制器之间传输数据。SWD协议定义了数据的编码方式、传输时序和命令格式，使得SWD控制器能够通过SWDIO和SWCLK线与微控制器进行通信。

SWD协议的数据传输是以字节为单位的，每个字节由8位组成。数据的传输方向是从SWD控制器到微控制器，然后从微控制器返回SWD控制器。SWD协议的命令格式包括命令字节、地址字节和数据字节，其中命令字节用于指示微控制器执行的操作，地址字节用于指定要访问的寄存器或内存地址，数据字节用于传输数据。

2.1示例代码：使用SWD协议读取微控制器的寄存器

#导入SWD调试库

importpyOCD

#创建SWD调试会话

session=pyOCD.Session()

session.open()

#选择目标微控制器

target=session.target

#构建SWD读取寄存器的命令

command=0x01

address=0xE000ED0C#程序计数器（PC）的地址

#发送SWD命令并读取数据

data=target.writeMemory(address,command)

print(f程序计数器（PC）的值为：{data})

#关闭调试会话

session.close()

在上述示例中，我们使用了pyOCD库来创建一个SWD调试会话，然后通过writeMemory函数发送SWD命令并读取微控制器的程序计数器（PC）的值。需要注意的是，writeMemory函数实际上是用于写入数据的，但在SWD协议中，读取数据也是通过写入命令字节和地址字节来实现的。

3SWD与JTAG的区别

SWD和JTAG都是ARM微控制器的调试接口，但它们之间存在一些区别。JTAG接口是一种基于IEEE1149.1标准的调试接口，它通过5条信号线（TCK、TMS、TDI、TDO和TRST）实现与微控制器的通信。JTAG接口的设计目的是为了测试和调试集成电路，它支持读写微控制器的寄存器、访问芯片的内存空间、进行代码的下载和调试等功能。

SWD接口与JTAG接口相比，具有以下优点：

引脚数量少：SWD接口只需要两条信号线（SWDIO和SWCLK），而JTAG接口需要5条信号线。这使得SWD接口在硬件设计上更加简单，减少了成本和空间占用。

通信速度高：SWD接口的通信速度比JTAG接口快，这使得SWD接口在进行代码下载和调试时更加高效。

兼容性好：SWD接口与JTAG接口在功能上是兼容的，这意味着SWD接口可以实现JTAG接口的所有功能，但JTAG接口不能实现SWD接口的所有功能。

然而，SWD接口也存在一些缺点：

调试功能受限：SWD接口的调试功能比JTAG接口少，例如，SWD接口不支持边界扫描测试，这使得SWD接口在测试集成电路时不如JTAG接口强大。

硬件设计复杂：虽然SWD接口的引脚