学习STM32开发调试DEBUG的步骤解析

一届流寇

学习STM32开发，肯定少不了debug调试这一步骤。那么，本文带你了解一下这个调试相关的知识。
本文以STM32F1、Cortex-M3为例，其它系列芯片或内核，原理相同或类似。
1概况
在STM32中，有很多调试组件。使用它们可以执行各种调试功能，包括断点、数据观察点、 闪存地址重载以及各种跟踪。
STM32F1使用Cortex-M3内核，该内核内含硬件调试模块，支持复杂的调试操作。
硬件调试模块允许内核在取指(指令断点)或访问数据(数据断点)时停止。内核停止时，内核的内部状态和系统的外部状态都是可以查询的。完成查询后，内核和外设可以被复原，程序将继续执行。
当STM32F10x微控制器连接到调试器并开始调试时，调试器将使用内核的硬件调试模块进行调试操作。
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调试框图
STM32F1和Cortex-M3的调试框图：

提示：Cortex-M3内核内含的硬件调试模块是ARM CoreSight开发工具集的子集。
ARM Cortex-M3内核提供集成的片上调试功能。它由以下部分组成：
SWJ-DP：串行/JTAG调试端口
AHP-AP： AHB访问端口
ITM：执行跟踪单元
FPB：闪存指令断点
DWT：数据触发
TPUI：跟踪单元接口(仅较大封装的芯片支持)
ETM：嵌入式跟踪微单元(在较大的封装上才有支持此功能的引脚)，专用于STM32F1的调试特性
灵活的调试引脚分配
MCU调试盒(支持低电源模式，控制外设时钟等)
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调试接口
STM32支持两种调试接口：
串行接口
JTAG调试接口
STM32的5个普通I/O口可用作SWJ-DP（串行/JTAG调试）接口引脚：

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SWJ调试端口(serial wire and JTAG)
STM32内核集成了串行/JTAG调试接口(SWJ-DP)。这是标准的ARM CoreSight调试接口，包括JTAG-DP接口(5个引脚)和SW-DP接口(2个引脚)。
1.JTAG调试接口(JTAG-DP)为AHP-AP模块提供5针标准JTAG接口。
2. 串行调试接口(SW-DP)为AHP-AP模块提供2针(时钟＋数据)接口。
在SWJ-DP接口中， SW-DP接口的2个引脚和JTAG接口的5个引脚中的一些是复用的。
SWJ调试端口：

上面的图显示异步跟踪输出脚(TRACESWO)和TDO是复用的。因此异步跟踪功能只能在SWDP调试接口上实现，不能在JTAG-DP调试接口上实现。
JTAG-DP和SW-DP切换的机制
JTAG调试接口是默认的调试接口。如果调试器想要切换到SW-DP，必须在TMS/TCK上输出一指定的JTAG序列(分别映射到SWDIO和SWCLK)，该序列禁止JTAG-DP，并激活SW-DP。该方法可以只通过SWCLK和SWDIO两个引脚来激活SW-DP接口。
指定的序列是：
1. 输出超过50个TCK周期的TMS(SWDIO)＝ 1信号
2. 输出16个TMS(SWDIO)信号 0111100111100111 (MSB)
3. 输出超过50个TCK周期的TMS(SWDIO)＝ 1信号
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JTAG脚上的内部上拉和下拉
保证JTAG的输入引脚不是悬空的是非常必要的，因为他们直接连接到D触发器控制着调试模式。必须特别注意SWCLK/TCK引脚，因为他们直接连接到一些D触发器的时钟端。
为了避免任何未受控制的I/O电平， STM32在JTAG输入脚上嵌入了内部上拉和下拉。
JINTRST：内部上拉
JTDI：内部上拉
JTMS/SWDIO:内部上拉
TCK/SWCLK:内部下拉
一旦JTAG I/O被用户代码释放， GPIO控制器再次取得控制。这些I/O口的状态将恢复到复位时的状态。
JNTRST：带上拉的输入
JTDI：带上拉的输入
JTMS/SWDIO：带上拉的输入
JICK/SWCLK：带下拉的输入
JTDO：浮动输入
软件可以把这些I/O口作为普通的I/O口使用。
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利用串行接口并释放不用的调试脚作为普通I/O口
为了利用串行调试接口来释放一些普通I/O口，用户软件必须在复位后设置SWJ_CFG=010，从而释放PA15， PB3和PB4用做普通I/O口。
在调试时，调试器进行以下操作：
在系统复位时，所有SWJ引脚被分配为专用引脚(JTAG-DP + SW-DP)。
在系统复位状态下，调试器发送指定JTAG序列，从JTAG-DP切换到SW-DP。
仍然在系统复位状态下，调试器在复位地址处设置断点
释放复位信号，内核停止在复位地址处。
从这里开始，所有的调试通信将使用SW-DP接口，其他JTAG引脚可以由用户代码改配为普通I/O口。

提示：这个地方就是需要大家配置相关的引脚。