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ARM 调试工具 UINIO-DAPLink 应用详解

ARM Mbed OS 是一款开源免费的物联网操作系统，包含有基于 ARM Cortex-M 系列微控制器开发智能连接产品所需的全部基础架构。其社区推出的 DAP-Link 同样是一个开源项目，它支持编程和调试运行在 ARM Cortex 微控制器上面的代码，主要运行于拥有 SWD 或者 JTAG 接口的微控制器当中，并且通过 USB 接口在计算机与 ARM Cortex 微控制器之间创建一个用于调试仿真的通道与桥梁，为开发人员提供了下载调试、串口通信、拖拽烧录等一系列实用功能。

DAPLink 主要由 Mbed 硬件开发工具包 以及 DAPLink 固件 两个开源项目构成，而 UINIO-DAPLink 则是由我自己设计的一款完全开源的 DAPLink 实现，相比于官方原版的硬件电路设计，在引出有 SWD 调试接口（由 ARM 公司制订）的同时，还引出了 JTAG 接口（属于 IEEE1149 国际标准）以及5V 和 3.3V 电源，并且附带有 SWD 至 JTAG 转接板的 PCB 设计，而固件部分则是基于 ARM 官方的最新的原版固件移植而来，全部的原理图与固件程序都已经开源在 GitHub。

DAPLink 调试器可以为开发人员提供如下一系列方便实用的功能：

  • CMSIS-DAPv1 HID - 兼容 CMSIS 的调试通道；
  • CMSIS-DAPv2 WinUSB - 兼容 CMSIS 的调试通道；
  • WebUSB CMSIS-DAP HID - 兼容 CMSIS 的调试通道；
  • CDC - 用于日志、跟踪和终端仿真的虚拟通信端口；
  • MSC - 通过拖拽编程 Flash 存储器（根据固件不同，仅⽀持烧录特定型号芯片）；

注意：目前 DAPLink 已经取代了过去 ARM Mbed 推出的 CMSIS-DAP 开源调试器项目。

如下品牌的 ARM 硬件接口电路（HIC，Hardware Interface Circuits，即调试器硬件）与 DAPLink 的固件完全兼容：

DAPLink 主要提供了拖放编程、串口通信、调试三种主要功能：

  • 拖拽烧录：通过将 .bin 或者 .hex 格式的文件复制或者保存到 DAPLink 驱动器，从而实现对目标微控制器的编程。完成以后，驱动器将会重新进行挂载。如果下载出现问题，则驱动器上将会自动生成一个包含有故障信息的 FAIL.TXT 文件；
  • 串口通信：可以直接与目标 MCU 微控制器进行双向串行通信，支持 9600、14400、19200、28800、38400、56000、57600、115200 等常用波特率；
  • 下载调试：可以使用任意支持 CMSIS-DAP 协议的 IDE 集成开发环境进行调试，例如 pyOCD、uVision、IAR；

更新设备固件时，只需要连接上 USB 并且按住重置键，让设备进入 Bootloader 引导模式，从而开始下载固件。如果下载成功，那么设备将会离开引导模式，并且开始运行新的固件。如果下载失败，则设备将会自动生成显示有错误信息的 FAIL.TXT 文件。

DAPLink 的固件源代码，使用开源项目构建工具 project-generator 提供的 progen 命令进行构建。除此之外，在编译过程当中还需要使用到如下一系列工具软件：

  1. 安装 Git 并将其加入环境变量；
  2. 安装 Python 3 并将其加入环境变量；
  3. 安装相关的编译器，可以选择标识为 gcc_arm 的 GNU ARM Embedded Toolchain 、标识为 armclang 的 ARM Compiler 6，以及标识为 armcc 的 Keil MDK 或者 ARM Compiler 5 编译器，它们当中的大部分都只支持 Linux 和 Windows 操作系统环境；
  4. 安装 GNU Make 构建工具，可以组合使用 CMake 以及 ninja；
  5. 通过 pip Install virtualenv 命令全局安装 Python 虚拟环境 virtualenv；

准备虚拟环境

首先，需要去克隆 DAPLink 托管在 Github 上面的开源工程，并且创建出一个 Python 虚拟环境：

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$ git clone https://github.com/mbedmicro/DAPLink

$ cd DAPLink

$ pip install virtualenv

$ virtualenv venv

如果当前使用的是 DAPLink 的指定 Release 版本，当把这些版本下载至本地以后，为了避免后续编译过程当中报错，需要将其初始化为一个 Git 工程项目：

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$ git init
$ git add .
$ git config --global user.name "Hank"
$ git config --global user.email "uinika@outlook.com"
$ git commit -m "update"

接下来，就可以激活 Python 虚拟环境，并且更新 DAPLink 开源工程相关的第三方依赖库：

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$ venv/Scripts/activate       (For Linux)

$ venv\Scripts\activate.bat   (For Windows)

(venv) $ pip install -r requirements.txt

除此之外，还需要再额外全局安装 intelhex 和 pyelftools 两个 Python 第三方库，避免后续使用 Keil µVision 进行编译的时候出现依赖缺失的错误：

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$ pip install intelhex pyelftools

构建 Keil µVision 工程

接下来开始构建 DAPLink 的项目工程结构，可以使用 project-generator 提供的 progen 命令或者直接执行 tools/progen_compile.py 脚本：

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(venv) $ python tools/progen_compile.py [-t <tool>] [--clean] [-v] [--parallel] [<project> [<project> ...]]
  • -t <tool>：选择当前构建所使用的工具链，默认为 make_gcc_arm，其它的可选项分别为 make_gcc_arm、make_armclang、make_armcc、cmake_gcc_arm、cmake_armclang、cmake_armcc；
  • --clean: 清除现有的编译结果，并且强制重新编译所有文件；
  • -v: 列出详细信息，该选项会延长编译运行时间；
  • --parallel: 启用并行编译，加快编译速度；
  • <project>: 等待编译的目标工程，如果缺省将会编译全部工程；

通过执行下面的命令，可以在 projectfiles/uvision 目录下面生成一系列的 Keil µVision 工程：

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(venv) $ progen generate -t uvision

当然也可以使用下面这条命令，只生成 stm32f103xb_bl 和 stm32f103xb_stm32f103rb_if 两个指定的 Keil µVision 工程：

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(venv) $ progen generate -f projects.yaml -p stm32f103xb_bl stm32f103xb_stm32f103rb_if -t uvision

上述命令当中的参数 -f 用于指定工程配置文件，而参数 -p 则用于指定工程的名称，最后的 -t 则用于指定工程所属的开发环境。

添加 ARM Compiler version 5

编译 DAPLink 工程所需要使用到的 ARM 编译器版本为 5，而当前最新版本的 Keil µVision 5.39 包含的编译器版本为 6，此时需要下载 Keil µVision 5.36，同时提取其 ARM 目录下的 ARMCC 编译器，并将其解压至当前 Keil µVision 程序安装目录下的 ARM 文件夹下面：

启动 Keil µVision 开发环境，依次点击菜单栏上面的 【Project】->【Mange】->【Project Items】 选项：

选中弹出对话框当中的 【Folders/Extensions】 选项卡，点击 Use ARM Compiler 最右侧的按钮（即下图橙色圈出部分）：

鼠标再点击新弹出界面上的 【Add another ARM Compiler Version to List】 按钮，将路径定位至刚才放置到 Keil µVision 安装目录下的 ARMCC 文件夹：

关闭上述对话框，再使用鼠标点击一次界面上的 【Setup Default ARM Compiler Version】 按钮：

选中 【Use default Compiler Version 5】，将上面的 ARMCC 目录设置为当前 Keil µVision 的默认编译器：

完成上述操作之后，就可以打开当前 Keil µVision 工程的 【Target】 选项卡，打开 ARM Compiler 下拉菜单，就可以看到相关的编译器选项：

由于当前 DAPLink 采用了 Keil µVision 4 进行构建，所以打开工程的时候会弹出如下的 【Using an MDK Version 4 Project】 对话框：

依次点击弹出界面上的 【Migrate to Device Pack】、【Stop Waiting】 按钮，最后点击 【是(Y)】：

选择当前 UINIO-DAPLink 所使用的意法半导体 STM32F103C8T6 作为目标编译芯片：

确认把当前以 .uvproj 作为后缀名的 Keil µVision 4 工程，转换为以 .uvprojx 作为后缀名的 Keil µVision 5 工程：

当使用 progen 执行完成项目构建之后，就会自动在 DAPLink 工程的 projectfiles\uvision 目录下面生成如下两个 Keil µVision 工程：

  1. stm32f103xb_bl 目录：DAPLink 的 Bootloader 工程，编译后得到 stm32f103xb_bl.hex。
  2. stm32f103xb_stm32f103rb_if 目录：DAPLink 的 Interface 工程，编译后得到 stm32f103xb_stm32f103rb_if.hex。

首先，计算机需要连接上一台已经下载好固件的 CMSIS-DAP Debugger 调试器，并且在 Keil µVision 当中进行如下一系列设置：

然后，就可以编译 DAPLink 的 Bootloader 工程 stm32f103xb_bl，并且将其直接烧录至 UINIO-DAPLink 当中：

完成 Bootloader 的烧录之后，将 UINIO-DAPLink 连接至计算机的 USB 端口，就会自动在操作系统的资源管理器当中挂载出一个 MAINTENANCE 盘符：

接下来，开始编译 DAPLink 的 Interface 工程 stm32f103xb_stm32f103rb_if，完成之后将编译得到的 stm32f103xb_stm32f103rb_if.hex 文件拖入 MAINTENANCE 盘符。如果此时资源管理器当中的 MAINTENANCE 盘符自动被更名为 DAPLINK，就表示已经成功完成了 UINIO-DAPLink 的全部固件下载工作：

注意：下载 DAPLink 固件所需的 stm32f103xb_bl.hex stm32f103xb_stm32f103rb_if.hex 固件，已经被放置到 UINIO-DAPLink 开源项目的 Firmware 目录下面，故而大家可以省略前述的 Keil µVision 编译步骤，直接按照上述流程下载固件即可。

首先，打开 DAPLink\source\daplink\cmsis-dap 目录下的 dap_strings.h 源文件，将其中的 #define CMSIS_DAP_PRODUCT_NAME "DAPLink CMSIS-DAP" 语句修改为自定义的 #define CMSIS_DAP_PRODUCT_NAME "UINIO-CMSIS-DAP"：

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#if !defined(CMSIS_DAP_PRODUCT_NAME)
  #define CMSIS_DAP_PRODUCT_NAME "UINIO-CMSIS-DAP"
#endif

然后，再打开 DAPLink\source\hic_hal\stm32\stm32f103xb 目录下的 IO_Config.h 头文件，根据当前 UINIO-DAPLink 的引脚连接关系进行如下一系列配置：

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#ifndef __IO_CONFIG_H__
#define __IO_CONFIG_H__

#include "stm32f1xx.h"
#include "compiler.h"
#include "daplink.h"

COMPILER_ASSERT(DAPLINK_HIC_ID == DAPLINK_HIC_ID_STM32F103XB);

// USB control pin
#define USB_CONNECT_PORT_ENABLE()    __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE()
#define USB_CONNECT_PORT_DISABLE()   __HAL_RCC_GPIOA_CLK_DISABLE()
#define USB_CONNECT_PORT             GPIOA
#define USB_CONNECT_PIN              GPIO_PIN_15
#define USB_CONNECT_ON()             (USB_CONNECT_PORT->BSRR = USB_CONNECT_PIN)
#define USB_CONNECT_OFF()            (USB_CONNECT_PORT->BRR  = USB_CONNECT_PIN)

// Connected LED
#define CONNECTED_LED_PORT           GPIOB
#define CONNECTED_LED_PIN            GPIO_PIN_6
#define CONNECTED_LED_PIN_Bit        6

// When bootloader, disable the target port(not used)
#define POWER_EN_PIN_PORT            GPIOB
#define POWER_EN_PIN                 GPIO_PIN_15
#define POWER_EN_Bit                 15

// nRESET OUT Pin
#define nRESET_PIN_PORT              GPIOB
#define nRESET_PIN                   GPIO_PIN_0
#define nRESET_PIN_Bit               0

// SWD
#define SWCLK_TCK_PIN_PORT           GPIOB
#define SWCLK_TCK_PIN                GPIO_PIN_13
#define SWCLK_TCK_PIN_Bit            13

#define SWDIO_OUT_PIN_PORT           GPIOB
#define SWDIO_OUT_PIN                GPIO_PIN_14
#define SWDIO_OUT_PIN_Bit            14

#define SWDIO_IN_PIN_PORT            GPIOB
#define SWDIO_IN_PIN                 GPIO_PIN_12
#define SWDIO_IN_PIN_Bit             12

// USB status LED
#define RUNNING_LED_PORT             GPIOA
#define RUNNING_LED_PIN              GPIO_PIN_9
#define RUNNING_LED_Bit              9

#define PIN_HID_LED_PORT             GPIOA
#define PIN_HID_LED                  GPIO_PIN_9
#define PIN_HID_LED_Bit              9

#define PIN_CDC_LED_PORT             GPIOA
#define PIN_CDC_LED                  GPIO_PIN_9
#define PIN_CDC_LED_Bit              9

#define PIN_MSC_LED_PORT             GPIOA
#define PIN_MSC_LED                  GPIO_PIN_9
#define PIN_MSC_LED_Bit              9

#endif

UINIO-DAPLink 调试器采用意法半导体 STM32F103C8T6 作为主控芯片，片上 Flash 的容量为 64KB。在之前所述的步骤当中，已经为其烧录了 stm32f103xb_bl.hex 作为 Bootloader，因而支持通过拖拽方式升级快速升级 Interface 固件 stm32f103xb_stm32f103rb_if.hex，具体操作步骤如下所示：

  1. 使用杜邦线将 UINIO-DAPLink 调试器的 nRST 和 GND 针脚进行短接。
  2. 将 UINIO-DAPLink 连接到电脑，资源管理器出现 MAINTENANCE 盘符。
  3. 此时可以把 nRST 和 GND 引脚的杜邦线连接断开。
  4. 将新版本固件拖动至 MAINTENANCE 盘符，等待 UINIO-DAPLink 自动更新固件。
  5. 如果 Windows 操作系统的资源管理器出现 DAPLINK 盘符，就表示已经升级成功。

在接下来的内容里，将会基于我所制作的 UINIO-MCU-STM32L051K8 核心板，在意法半导体提供的最新版本 STM32CubeIDE 当中，实现固件的烧录与调试。

安装 arm-eabi 工具链

在 STM32CubeIDE 当中运用 DAPLink 调试与下载程序，需要使用到 ARM 嵌入式应用程序二进制接口，也就是 ARM EABI。包括了 Windows Toolchain for ARM 和 OpenOCD 两个工具库：

  1. 首先，需要调用 openocd.exe 开启一个连接到 DAP-Link 与目标微控制器的 GDB 调试服务；
  2. 然后，STM32CubeIDE 就可以通过 arm-none-eabi-gdb.exe 访问这个 GDB 服务；

下载并且解压上述两个工具库之后，分别将它们的 bin 目录添加到操作系统的环境变量，再分别执行如下两个命令，测试其是否已经正确的被安装：

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λ openocd

Open On-Chip Debugger 0.11.0 (2021-11-18) [https://github.com/sysprogs/openocd]
Licensed under GNU GPL v2
libusb1 09e75e98b4d9ea7909e8837b7a3f00dda4589dc3
For bug reports, read
        http://openocd.org/doc/doxygen/bugs.html
embedded:startup.tcl:26: Error: Can't find openocd.cfg
in procedure 'script'
at file "embedded:startup.tcl", line 26
Info : Listening on port 6666 for tcl connections
Info : Listening on port 4444 for telnet connections
Error: Debug Adapter has to be specified, see "adapter driver" command
embedded:startup.tcl:26: Error:
in procedure 'script'
at file "embedded:startup.tcl", line 26
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λ arm-none-eabi-gdb

GNU gdb (GDB) 10.2.90.20210621-git
Copyright (C) 2021 Free Software Foundation, Inc.
License GPLv3+: GNU GPL version 3 or later <http://gnu.org/licenses/gpl.html>
This is free software: you are free to change and redistribute it.
There is NO WARRANTY, to the extent permitted by law.
Type "show copying" and "show warranty" for details.
This GDB was configured as "--host=i686-w64-mingw32 --target=arm-none-eabi".
Type "show configuration" for configuration details.
For bug reporting instructions, please see:
<https://www.gnu.org/software/gdb/bugs/>.
Find the GDB manual and other documentation resources online at:
    <http://www.gnu.org/software/gdb/documentation/>.

For help, type "help".
Type "apropos word" to search for commands related to "word".
(gdb)

以命令行方式进行调用

配置 OpenOCD

OpenOCD 命令的调用格式如下面的代码所示，其中的 -f 参数表示当前使用的是配置文件：

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openocd.exe -f interface\调试器接口配置文件 -f target\目标微控制器配置文件

下面列出了 OpenOCD\share\openocd\scripts\interface 目录下的所有配置文件，由于这里使用的是 DAP-Link 作为调试器，所以通常都是以 cmsis-dap.cfg 作为参数：

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λ ls OpenOCD\share\openocd\scripts\interface

altera-usb-blaster.cfg   dummy.cfg          jtag_vpi.cfg      raspberrypi2-native.cfg    ti-icdi.cfg
altera-usb-blaster2.cfg  estick.cfg         kitprog.cfg       raspberrypi-native.cfg     ti-icdi-auto.cfg
arm-jtag-ew.cfg          flashlink.cfg      nds32-aice.cfg    rlink.cfg                  ulink.cfg
at91rm9200.cfg           ft232r/            nulink.cfg        rshim.cfg                  usb-jtag.cfg
buspirate.cfg            ft232r.cfg         opendous.cfg      stlink.cfg                 usbprog.cfg
calao-usb-a9260.cfg      ftdi/              openjtag.cfg      stlink-dap.cfg             vsllink.cfg
cc3200lp.cfg             imx-native.cfg     osbdm.cfg         stlink-v1.cfg              xds110.cfg
chameleon.cfg            jlink.cfg          parport.cfg       stlink-v2.cfg
cmsis-dap.cfg            jtag_dpi.cfg       parport_dlc5.cfg  stlink-v2-1.cfg
dln-2-gpiod.cfg          jtag_hat_rpi2.cfg  picoprobe.cfg     sysfsgpio-raspberrypi.cfg

接下来例出的是 OpenOCD\share\openocd\scripts\target 目录下的全部配置文件，这里需要根据目标 MCU 微控制器的型号，酌情选择相应的配置文件作为参数：

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λ ls OpenOCD\share\openocd\scripts\target

adsp-sc58x.cfg                     bluenrg-x.cfg         lpc13xx.cfg                    samsung_s3c2440.cfg
aduc702x.cfg                       c100.cfg              lpc1549.cfg                    samsung_s3c2450.cfg
aducm3027.cfg                      c100config.tcl        lpc15xx.cfg                    samsung_s3c4510.cfg
aducm3029.cfg                      c100helper.tcl        lpc17xx.cfg                    samsung_s3c6410.cfg
aducm302x.tcl                      c100regs.tcl          lpc1850.cfg                    sharp_lh79532.cfg
aducm360.cfg                       cc2538.cfg            lpc1xxx.cfg                    sim3x.cfg
aducm4050.cfg                      cs351x.cfg            lpc2103.cfg                    smp8634.cfg
aducm4x50.tcl                      davinci.cfg           lpc2124.cfg                    snps_em_sk_fpga.cfg
allwinner_v3s.cfg                  dragonite.cfg         lpc2129.cfg                    snps_hsdk.cfg
alphascale_asm9260t.cfg            dsp56321.cfg          lpc2148.cfg                    spear3xx.cfg
altera_fpgasoc.cfg                 dsp568013.cfg         lpc2294.cfg                    stellaris.cfg
altera_fpgasoc_arria10.cfg         dsp568037.cfg         lpc2378.cfg                    stm32f0x.cfg
am335x.cfg                         efm32.cfg             lpc2460.cfg                    stm32f1x.cfg
am437x.cfg                         em357.cfg             lpc2478.cfg                    stm32f2x.cfg
amdm37x.cfg                        em358.cfg             lpc2900.cfg                    stm32f3x.cfg
ampere_emag.cfg                    eos_s3.cfg            lpc2xxx.cfg                    stm32f4x.cfg
ar71xx.cfg                         epc9301.cfg           lpc3131.cfg                    stm32f7x.cfg
arm_corelink_sse200.cfg            esi32xx.cfg           lpc3250.cfg                    stm32g0x.cfg
armada370.cfg                      exynos5250.cfg        lpc40xx.cfg                    stm32g0x_alt.cfg
at32ap7000.cfg                     faux.cfg              lpc4350.cfg                    stm32g4x.cfg
at91r40008.cfg                     feroceon.cfg          lpc4357.cfg                    stm32g4x_alt.cfg
at91rm9200.cfg                     fm3.cfg               lpc4370.cfg                    stm32h7x.cfg
at91sam3ax_4x.cfg                  fm4.cfg               lpc546xx.cfg                   stm32h7x_dual_bank.cfg
at91sam3ax_8x.cfg                  fm4_mb9bf.cfg         lpc55sxx.cfg                   stm32h7x_dual_core.cfg
at91sam3ax_xx.cfg                  fm4_s6e2cc.cfg        lpc84x.cfg                     stm32l0.cfg
at91sam3nXX.cfg                    gd32e23x.cfg          lpc8nxx.cfg                    stm32l0_dual_bank.cfg
at91sam3sXX.cfg                    gd32vf103.cfg         lpc8xx.cfg                     stm32l1.cfg
at91sam3u1c.cfg                    gp326xxxa.cfg         ls1012a.cfg                    stm32l1x_dual_bank.cfg
at91sam3u1e.cfg                    hi3798.cfg            marvell/                       stm32l4x.cfg
at91sam3u2c.cfg                    hi6220.cfg            max32620.cfg                   stm32l5x.cfg
at91sam3u2e.cfg                    hilscher_netx10.cfg   max32625.cfg                   stm32mp15x.cfg
at91sam3u4c.cfg                    hilscher_netx50.cfg   max3263x.cfg                   stm32u5x.cfg
at91sam3u4e.cfg                    hilscher_netx500.cfg  mc13224v.cfg                   stm32w108xx.cfg
at91sam3uxx.cfg                    icepick.cfg           mdr32f9q2i.cfg                 stm32wbx.cfg
at91sam3XXX.cfg                    imx.cfg               nds32v2.cfg                    stm32wlx.cfg
at91sam4c32x.cfg                   imx21.cfg             nds32v3.cfg                    stm32xl.cfg
at91sam4cXXX.cfg                   imx25.cfg             nds32v3m.cfg                   stm8l.cfg
at91sam4lXX.cfg                    imx27.cfg             nds32v5.cfg                    stm8l152.cfg
at91sam4sd32x.cfg                  imx28.cfg             nhs31xx.cfg                    stm8s.cfg
at91sam4sXX.cfg                    imx31.cfg             npcx.cfg                       stm8s003.cfg
at91sam4XXX.cfg                    imx35.cfg             nrf51.cfg                      stm8s103.cfg
at91sam7a2.cfg                     imx51.cfg             nrf52.cfg                      stm8s105.cfg
at91sam7se512.cfg                  imx53.cfg             nuc910.cfg                     str710.cfg
at91sam7sx.cfg                     imx6.cfg              numicro.cfg                    str730.cfg
at91sam7x256.cfg                   imx6_dual.cfg         omap2420.cfg                   str750.cfg
at91sam7x512.cfg                   imx6_quad.cfg         omap3530.cfg                   str912.cfg
at91sam9.cfg                       imx6sx.cfg            omap4430.cfg                   swj-dp.tcl
at91sam9260.cfg                    imx6ul.cfg            omap4460.cfg                   swj-dp-legacy.tcl
at91sam9260_ext_RAM_ext_flash.cfg  imx7.cfg              omap5912.cfg                   swm050.cfg
at91sam9261.cfg                    imx7ulp.cfg           omapl138.cfg                   test_reset_syntax_error.cfg
at91sam9263.cfg                    imx8m.cfg             or1k.cfg                       test_syntax_error.cfg
at91sam9g10.cfg                    imx8qm.cfg            pic32mm.cfg                    ti_calypso.cfg
at91sam9g20.cfg                    imxrt.cfg             pic32mx.cfg                    ti_cc13x0.cfg
at91sam9g45.cfg                    infineon/             psoc4.cfg                      ti_cc13x2.cfg
at91sam9rl.cfg                     is5114.cfg            psoc5lp.cfg                    ti_cc26x0.cfg
at91sama5d2.cfg                    ixp42x.cfg            psoc6.cfg                      ti_cc26x2.cfg
at91samdXX.cfg                     k1921vk01t.cfg        pxa255.cfg                     ti_cc3220sf.cfg
at91samg5x.cfg                     k40.cfg               pxa270.cfg                     ti_cc32xx.cfg
atheros_ar2313.cfg                 k60.cfg               pxa3xx.cfg                     ti_dm355.cfg
atheros_ar2315.cfg                 ke02.cfg              qualcomm_qca4531.cfg           ti_dm365.cfg
atheros_ar9331.cfg                 ke04.cfg              quark_d20xx.cfg                ti_dm6446.cfg
atheros_ar9344.cfg                 ke06.cfg              quark_x10xx.cfg                ti_k3.cfg
atmega128.cfg                      ke0x.cfg              raspberry.cfg                  ti_msp432.cfg
atmega128rfa1.cfg                  ke1xf.cfg             raspberrypi2.cfg               ti_rm4x.cfg
atsame5x.cfg                       ke1xz.cfg             raspberrypi3.cfg               ti_tms570.cfg
atsaml1x.cfg                       kex.cfg               raspberrypi3_single.cfg        ti_tms570ls1224.cfg
atsamv.cfg                         kinetis_128k.cfg      readme.txt                     ti_tms570ls20xxx.cfg
avr32.cfg                          kinetis_1m.cfg        renesas_r7s72100.cfg           ti_tms570ls3137.cfg
bcm2711.cfg                        kinetis_256k.cfg      renesas_rcar_gen2.cfg          ti-ar7.cfg
bcm281xx.cfg                       kinetis_32k.cfg       renesas_rcar_gen3.cfg          ti-cjtag.cfg
bcm2835.cfg                        kinetis_512k.cfg      renesas_rcar_reset_common.cfg  tmpa900.cfg
bcm2836.cfg                        kinetis_64k.cfg       renesas_rz_g2.cfg              tmpa910.cfg
bcm2837.cfg                        kinetis_generic.cfg   renesas_s7g2.cfg               tnetc4401.cfg
bcm4706.cfg                        kl25.cfg              rk3308.cfg                     u8500.cfg
bcm4718.cfg                        kl46.cfg              rk3399.cfg                     vybrid_vf6xx.cfg
bcm47xx.cfg                        klx.cfg               rm57x.cfg                      xilinx_zynqmp.cfg
bcm5352e.cfg                       ks869x.cfg            rp2040.cfg                     xmc1xxx.cfg
bcm6348.cfg                        kx.cfg                rp2040-core0.cfg               xmc4xxx.cfg
bluefield.cfg                      lpc11xx.cfg           rs14100.cfg                    xmos_xs1-xau8a-10_arm.cfg
bluenrg-lp.cfg                     lpc12xx.cfg           samsung_s3c2410.cfg            zynq_7000.cfg

这里以 STM32L0、STM32F1、STM32F4 系列微控制器为例，需要分别使用到如下几条 OpenOCD 命令：

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openocd.exe -f interface\cmsis-dap.cfg -f target\stm32l0.cfg
openocd.exe -f interface\cmsis-dap.cfg -f target\stm32f1x.cfg
openocd.exe -f interface\cmsis-dap.cfg -f target\stm32f4x.cfg

接下来以 STM32L051K8U6 微控制器为例，正确执行 OpenOCD 命令之后的效果如下所示，命令行会提示当前提供的 GDB 服务端口为 3333：

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λ openocd.exe -f interface\cmsis-dap.cfg -f target\stm32l0.cfg

Open On-Chip Debugger 0.11.0 (2021-11-18) [https://github.com/sysprogs/openocd]
Licensed under GNU GPL v2
libusb1 09e75e98b4d9ea7909e8837b7a3f00dda4589dc3
For bug reports, read
        http://openocd.org/doc/doxygen/bugs.html
Info : auto-selecting first available session transport "swd". To override use 'transport select <transport>'.
Info : Listening on port 6666 for tcl connections
Info : Listening on port 4444 for telnet connections
Warn : could not read product string for device 0x058f:0x9540: Entity not found
Info : CMSIS-DAP: SWD  supported
Info : CMSIS-DAP: JTAG supported
Info : CMSIS-DAP: FW Version = 1.0
Info : CMSIS-DAP: Interface Initialised (SWD)
Info : SWCLK/TCK = 1 SWDIO/TMS = 1 TDI = 1 TDO = 1 nTRST = 0 nRESET = 0
Info : CMSIS-DAP: Interface ready
Info : clock speed 300 kHz
Info : SWD DPIDR 0x0bc11477
Info : stm32l0.cpu: Cortex-M0+ r0p1 processor detected
Info : stm32l0.cpu: target has 4 breakpoints, 2 watchpoints
Info : starting gdb server for stm32l0.cpu on 3333
Info : Listening on port 3333 for gdb connections

简便起见，也可以将上述命令保存为 Windows 系统下面一个名为 OpenOCD stm32l0.bat 的批处理文件，方便调试的时候快速进行调用：

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echo Openocd Runing ... ... ...
openocd.exe -f interface\cmsis-dap.cfg -f target\stm32l0.cfg
pause

配置 STM32CubeIDE

启动 OpenOCD 服务之后，接着在 STM32CubeIDE 当中新建一个名称叫做 Test-STM32L051K8U6 的工程：

首先，选中 STM32CubeIDE 左侧的工程名称，点击鼠标右键菜单上的 【Build Project】， 编译生成出一个 Test-STM32L051K8U6.elf 二进制文件。点击工具栏上【Debug】图标右侧的箭头，点击弹出菜单上的 Debug Configrations... 打开调试配置窗口，鼠标双击窗口上的 GDB Hardware Debugging 新建一条名为 Test-STM32L051K8U6 Debug 的 GDB 硬件调试配置，并在自动打开的【Main】选项卡界面进行如下一系列配置：

切换至【Debugger】选项卡，将 GDB 命令修改为 D:\Software\Tech\ARMEabi\bin\arm-none-eabi-gdb.exe，并且将连接地址设置为 localhost:3333：

经过上述步骤的配置，鼠标点击【Debug】按钮，就已经可以让 STM32CubeIDE 通过 UINIO-DAPLink 实现固件的烧录下载，如果需要进入单步调试模式，则可以在【Startup】选项卡当中，手动在 main 函数位置设置一个断点：

以 External Tools 方式使用

首先，需要在 STM32CubeIDE 的 External Tool 当中添加 OpenOCD，依次点击顶部菜单栏当中的 【RUN -> External Tools -> External Tools Configrations...】，新建一个名称为 Test-STM32L051K8U6 Run 的配置，并且将 OpenOCD 命令所在的位置指定为 D:\Software\Tech\ARMEabi\OpenOCD\bin\openocd.exe，相应的参数设置为 -f interface\cmsis-dap.cfg -f target\stm32l0.cfg：

打开 STM32CubeIDE 的 Debugger Configration 窗口，鼠标双击左侧的【Launch Group】新建一个名为 UINIO-DAPLink 的运行组，然后点击右侧的【Add...】按钮：

此时添加的执行配置策略为：首先执行 OpenOCD 命令开启 GDB 服务，然后再通过 arm-none-eabi-gdb 执行调试任务。

最后，配置完成之后的 Launch Group 顺序如下图所示：

接下来，就可以在 STM32CubeIDE 顶部工具栏上【Run】和【Debug】按钮的下面，发现上面的配置的 UINIO-DAPLink 运行组，点击之后就可以愉快的使用 UINIO-DAPLink 执行 STM32 微控制器的程序调试工作了。

本节内容将会基于 UINIO-MCU-GD32F350RBT6 核心板，新建一个名称为 test 的 Keil µVision 工程，并且点击菜单栏上的 【Options for target】->【Device】，选择当前编译的目标设备为 GD32F350RB：

接下来，再点击弹出的 【Manage Run-Time Environment】 界面上的 OK 按钮，完成测试工程的建立：

再次打开 【Options for target】，鼠标选择 【Output】 选项卡，勾选 Create HEX File 选项之后，在 Name of Executable 当中把待下载的二进制文件添加上 .hex 后缀名称（否则 Keil µVision 会默认下载 .axf 后缀的二进制文件）：

紧接着打开 【Debug】 选项卡，选择 CMSIS-DAP Debugger，并且点击 【Settings】 按钮：

在弹出的对话框中，选择 UINIO-CMSIS-DAP（需要提前将 UINIO-DAPLink 连接到电脑的 USB 端口）：

再打开对话框上的 【Flash Download】 选项卡，勾选 Reset and Run 之后，点击 【Add】 按钮添加片上的 Flash 编程算法：

至此就完成了 UINIO-DAPLink 在 Keil µVision 当中的全部配置，接下来就可以添加官方的 ARM 标准库，愉快的编写并且下载工程代码了。

通过 Keil µVision 直接下载 HEX

如果需要直接烧录已经编译过的 .hex 固件（例如下载 UINIO-DAPLink 当中 Firmware 目录下的 stm32f103xb_bl.hex），可以按照前一小节内容所述的步骤，建立一个名为 test 的 Keil µVision 工程，并将需要下载的 .hex 文件拷贝至其 Objects 目录当中，接着在 【Options for target】->【Output】 选项卡下面的 Name of Executable 输入框当中，填入当前需要下载的 .hex 文件完整名称（下图以 stm32f103xb_bl.hex 为例）：

注意：通过上述界面当中的 【Select Folder Objects...】 按钮，还可以指定除了 Objects 之外其它包含有 .hex 固件的目录。

然后，就可以点击 Keil µVision 顶部工具栏上的 【Download】 按钮，或者直接按下快捷键 【F8】，就可以将上面指定的 .hex 文件下载至目标 ARM 芯片当中：

注意：新建的 Keil µVision 工程必须参考前面的步骤，配置好目标芯片的型号以及片上 Flash 的编程算法。

ARM 调试工具 UINIO-DAPLink 应用详解

http://www.uinio.com/Project/UINIO-DAPLink/

作者

Hank

发布于

2023-01-22

更新于

2024-09-22

许可协议

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