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Yahya Tawil

通过使用带FT2232H适配器的OpenOCD调试器，了解如何轻松刷新基于ARM的MCU。

来自ATMEL和MICROCHIP等供应商的旧MCU，如PIC16F和Atmega系列，往往有一个特殊的编程接口来编程内部闪存。例如，Atmega使用SPI引脚（MISO，MOSI，SCK），PIC使用两个引脚（PGC，PGD） - 一个作为时钟，另一个作为双向数据线。

新的MCU，尤其是ARM内核，使用JTAG / SWD作为编程/调试接口。

联合测试行动小组（JTAG）和串行线路调试（SWD）有什么区别？答案是创建SWD作为JTAG的替代方案，以节省MCU封装中的引脚：SWD将5引脚JTAG接口替换为只有2引脚的引脚。

为了与目标芯片通信，我们需要主机和硬件上的程序作为主机和芯片之间的桥梁。在本教程中，我们将使用OpenOCD作为主机上的程序来发送命令并使用SWD进行通信。我们将使用FT2232H作为桥接器，将信号从USB端口转换为SWD接口。

SWD接口信号

OpenOCD概述

Open On-Chip Debugger（OpenOCD）是一个免费的开源项目，旨在使用调试适配器提供调试，系统内编程和边界扫描。适配器是一个硬件模块，为目标提供正确的信号以便理解。

OpenOCD调试器支持许多调试适配器，可以在OpenOCD网站上查看。

要使OpenOCD正常工作，您应该使用命令或使用配置文件进行配置。配置完成并建立与目标的连接后，OpenOCD将开始作为守护程序运行。守护进程是一个后台进程，可以回答服务请求。OpenOCD现在将等待来自GDB，Telnet或任何其他通道和进程给定命令的连接。

OpenOCD框图

FT2232H概述

FT2232H是双通道高速USB转多功能UART / FIFO IC。这意味着它是具有双端口的单芯片USB。

每个端口都配备了一个称为多协议同步串行引擎（MPSSE）的引擎，以简化同步串行协议（USB到JTAG，I2C，SPI或bit-bang）设计。这允许用户使用所需协议配置通道。MPSSE在通道A和通道B上可用，并且可以配置为允许任何同步串行协议。

在选择OpenOCD之前要意识到

选择OpenOCD作为调试工具，使用FT2232H等适配器是一个非常好的选择，当您没有足够的预算可用时。

除了免费和开源之外，OpenOCD还拥有良好的支持社区。但是，与任何其他开源工具一样，您可能面临自己可能需要修复的错误。

我花了一些时间来了解如何使OpenOCD工作并刷新我的MCU，我希望本教程将是一个很好的完整参考。

另外，我建议任何搜索调试工具的人都要明智地选择。例如，如果您需要一个简单的工具，我认为OpenOCD可能不是您的最佳选择！

其他好的替代调试工具是：

Segger J-LinkULINK芯片供应商将默认调试器嵌入到评估板（如STM32，EFM32和其他MCU系列）中总而言之，如果您没有足够的预算，时间或耐心，使用FT2232H的OpenOCD将是您的最佳选择。

要求

以下是完成本教程所需的内容：

FT2232H分线板带有OpenOCD工作副本的Windows或Linux操作系统目标芯片闪存让我们分别讨论每件作品。

FT2232H分线板：您可以从淘宝，阿里巴巴和AliExpress等中国供应商那里买到便宜的。我从淘宝订购了约14美元。

您也可以订购官方FTDI模块 FT2232H迷你模块。

FT2232H分线板

带有OpenOCD工作副本的Windows或Linux操作系统：Windows：您可以从非官方二进制包中获取OpenOCD的可执行版本。

Linux：您可以从Linux发行版的软件包池中获取它，例如debian软件包。

或者你可以从源代码构建它，艰难的方式！这是我个人选择去的路线。您可以找到有关如何执行此操作的有用指南，例如Dangerous Prototypes（适用于Windows）或eLinux （适用于Linux）中的指南。您还可以从OpenOCD源代码（README.Windows 和 README）中读取编译指令。注意：前一段时间，OpenOCD开发团队决定不再提供任何官方二进制文件。他们只提供源代码，期望JTAG硬件的供应商构建二进制文件。确保您使用的二进制文件支持JTAG硬件。

目标芯片闪存：我选择了基于ARM Cortex-M3的微控制器（MCU）EFM32G200F32的突破，但任何其他支持的MCU都可以工作。

我的EFM32G200F32分线板

EFM32G200F32引脚排列

如何组织OpenOCD

要使OpenOCD运行，您只需要提供给OpenOCD的正确配置文件（.cfg）。此配置文件具有Jim-Tcl扩展的命令。Jim-Tcl是一种编程语言，提供简单且可扩展的命令解释器。

OpenOCD目录文件有一个名为“scripts”的文件夹。在此文件夹中，您将看到“interface”，“board”和“target”文件夹。这些几乎是您需要的唯一文件夹。

接口：硬件适配器的配置文件，例如“minimodule.cfg”。Board：常见开发板的配置文件，如“atmel_sam4s_xplained_pro.cfg” - “olimex_stm32_h107.cfg” - “stm32f4discovery.cfg”等。您可以看到这些文件重用了接口和目标的配置文件。目标： MCU芯片的配置文件。但是，您可以编写自己的配置文件，我们将在本教程中进行操作。

当我们运行OpenOCD时，我们可以根据需要为其提供尽可能多的配置文件：

openocd -f config1.cfg -f config2.cfg -f config3.cfg

了解适配器配置的基础知识

首先，我们需要通过使用interface命令告诉OpenOCD 它将使用的 适配器的类型 。

要查看您的OpenOCD版本支持的完整接口列表，请使用以下命令：

> openocd -c interface_list

在我们的教程中，我们将使用带有FT2232H芯片的适配器，因此我们将使用FTDI接口驱动程序：

interface ftdi您还必须告诉OpenOCD有关适配器（接口）的更多信息。例如，您需要指定用于FT2232H的VID / PID，序列号或通道编号，因为它有两个通道。

ftdi_vid_pid 0x0403 0x6010

ftdi_channel 1

ftdi_serial“FTZ7O8O0”

适配器可以支持多个传输协议，因此OpenOCD允许您选择传输协议：

运输选择swd

您还应该通过ftdi_layout_init命令告诉OpenOCD FTDI GPIO数据和方向寄存器的初始值 。您应该首先将通道的16个引脚的初始值，然后是方向。知道“1”用于选择方向作为输出，“0”用于输入，ft2232H中的每个通道有16个引脚。

ftdi_layout_init 0x0018 0x05fb

这意味着：

低输出数据= 0x18 // 0001 1000

低方向= 0xfb // 1111 1011

高方向= 0x05 // 0000 0101

要查看有关适配器配置的更多信息，可以参考OpenOCD手册。

用适配器连接目标

有一个名为“swd-resistor-hack.cfg”的配置文件，其中包含一个接线图：

FT2232H与目标接线

该文件包括一个注释：

“通过合适的串联电阻（220-470欧姆左右，根据目标和适配器的驱动能力将TDI连接到SWDIO）将TDO直接连接到SWDIO。”如果不以这种方式连接此电阻，将无法建立连接。

FT2232H引脚排列

把它放在一起

现在让我们尝试使用OpenOCD在适配器和目标之间建立连接。

第1部分：进行所需的有线连接

将FT2232H与目标连接

第2部分：运行OpenOCD

首先，为我们的适配器创建一个特殊的配置文件。创建一个新的txt文件（ANYNAME.cfg）。请记住编辑VID / PID和串行以匹配您的芯片：

#This configuration file is created for a tutorial:

#”Getting Started with OPENOCD Using FT2232H Adapter for SWD Debugging”

#Written by:Yahya Tawil - yahya.tawil_at_gmail.com

#Pulished on: http://www.allaboutcircuits.com

#Version of OpenOCD:0.9.0

interface ftdi

transport select swd

ftdi_vid_pid 0x0403 0x6010

#ftdi_device_desc "USB Serial Converter A"

#ftdi_device_desc "FT2232H 开发板"

ftdi_serial "FTZ7O8O0"

#adapter_khz 8

ftdi_layout_init 0x0018 0x05fb

ftdi_layout_signal SWD_EN -data 0

ftdi_layout_signal nSRST -data 0x0010

注意：定义SWD_EN信号对于使OpenOCD工作很重要，即使我们没有物理连接它。如果我们不这样做，将出现错误：

错误：SWD模式处于活动状态，但未定义SWD_EN信号

视窗：

按照我们之前的描述下载OpenOCD副本后，运行CMD控制台，然后转到OpenOCD所在的目录。例如：

cd Desktop \ openocd-0.9.0 \ bin

记住：我们有一个配置文件（我将其命名为SWD_FT.cfg），目标是EFM32芯片之一。

然后，在CMD中键入：

openocd -f interface / ftdi / SWD_FT.cfg -f target / efm32.cfg

Linux的：

在终端中，键入：

Sudo openocd -f interface / ftdi / SWD_FT.cfg -f target / efm32.cfg

你现在应该得到类似的东西：

信息：启用FTDI SWD模式

适配器速度：1000 kHz

cortex_m reset_config sysresetreq

信息：时钟速度1000 kHz

信息：SWD IDCODE 0x2ba01477

信息：efm32.cpu：硬件有6个断点，4个观察点

如果您有任何问题，请查看故障排除部分 - 可能是Windows用户的布线错误或驱动程序问题。

第4部分：打开Telnet连接

打开另一个CMD窗口并键入：

telnet localhost 4444

第5部分：与目标沟通

记得在任何调试操作之前暂停目标：

>重置停止

你会得到类似的东西：

目标状态：停止

目标因调试请求而暂停，当前模式：线程

xPSR：0x01000000 pc：0x00000bbc msp：0x20002000

要从我们的芯片读取内部寄存器，请键入：

> REG

reg命令的响应

要将图像闪存到内部闪存，我们需要定义内部闪存库。它可能是像我们目前的目标一样的银行，“efm32.cfg”为我们做了。要确保，请键入以下内容：

> flash信息0

要么

> flash列表

>闪存银行

它将返回以下内容：

＃0：efm32.flash（efm32）位于0x00000000，大小为0x00008000，总线宽度为0，芯片宽度为0

现在，要刷新我们的程序，请使用flash write_image命令。

此命令接受bin（二进制），ihex（Intel hex），elf（ELF文件），s19（Motorola s19），mem或builder格式。

> flash write_image erase“Desktop / FirstApp.hex”

你应该得到类似的东西：

自动擦除已启用

从文件Desktop / FirstApp.hex写入1536字节，0.124740s（12.025 KiB / s）

现在使用此命令再次运行目标：

>重置运行

要退出Telnet连接，只需键入：

>退出

阅读OpenOCD手册，了解有关使用OpenOCD闪存的更多信息。

故障排除

示例错误1：

错误：无法打开ftdi设备：usb_open（）失败在新版本的OpenOCD使用WinUSB驱动程序时，在Windows中使用libusb驱动程序可能会导致此错误。

首先，确保停止Windows自动安装驱动程序：

然后删除默认的FTDI驱动程序。您可以使用FTDI中名为CDM Uninstaller xx的工具- Windows设备驱动程序卸载程序：只需输入您的VID和PID即可。

请注意，默认FTDI供应商ID为0x0403。默认产品ID如下：

单通道器件（R芯片）：0x6001双通道器件（2232C / D / H芯片）：0x6010四通道器件（4232H芯片）：0x6011最后，使用Zadig Tool安装WinUSB驱动程序。

示例错误2：

信息： 程序'ocd_bouncer'中程序'init'的时钟速度为1000 kHz如上所述，这个错误是由于错误的接线或在“swd-resistor-hack.cfg”中丢失TDI和TDO之间的电阻引起的。

它也可能是由配置文件中缺少ftdi_layout_init命令之类的错误配置引起的：

ftdi_layout_init 0x0018 0x05fb

示例错误3：

错误：libusb_open（）因LIBUSB_ERROR_ACCESS失败错误：未找到设备错误：无法使用vid 0403，pid 6010，描述'*'和串行'FTZ7O8O0'打开ftdi设备在未经许可的情况下在Linux中运行OpenOCD时，将弹出类似的错误消息。确保使用sudo运行OpenOCD，“sudo opeocd”。