2026/1/20 22:51:45
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SWD#xff08;Serial Wire Debug…最近弄一下rtos和lvgl遇到一个问题就是开机后没多久系统就挂死了。此时串口也连接不上唯一就是LED看一下状态但是信息量确实太少了。没办法只有把SWD的调试环境搭起来。。。1 原理SWDSerial Wire Debug串行线调试是 ARM 公司推出的一种串行调试接口标准其核心是通过两根串行信号线实现对芯片的调试控制、数据读写及程序调试相比传统的 JTAG 接口更简洁、占用引脚更少适合 Pico 这类小型微控制器。简而言之SWD就是JTAG的青春版。SWD 是 JTAG 舍弃了复杂的电路板级硬件测试边界扫描功能并利用半双工通信技术将 5 根引脚精简为 2 根的“高性价比”方案。它在牺牲了对电路板焊点检测和多芯片物理串联能力的基础上依然完整保留了对 CPU 内核调试、内存访问及程序烧录的所有核心能力。SWD 调试依赖RP2040 芯片内置的 ARM Cortex-M0 内核的调试架构以及专门的调试引脚和硬件模块DAPDebug Access Port调试访问端口RP2040 内部集成了 ARM 标准的 DAP 模块这是 SWD 调试的核心硬件单元负责解析外部调试器的指令、访问芯片的内部资源如寄存器、内存、Flash。这部分可以参考官网https://developer.arm.com/documentation/ddi0480/e/Debug-Access-PortSWD 专用引脚Pico 板载了两个关键的 SWD 引脚可通过排针引出SWDCLK串行调试时钟引脚由调试器如 J-Link、OpenOCDRaspberry Pi 主机提供时钟信号同步数据传输SWDIO双向数据引脚用于在调试器和 Pico 之间传输命令、地址和数据输入输出复用。看着SWD的协议有点类似I2C。此外还需要 GND接地和可选的nRESET复位引脚用于复位芯片配合。SWD工作流程1 外部调试器通过 SWD 协议 发送一个请求数据包。2 数据包到达 DP (Debug Port)。3 DP 解析请求如果目标是内存或外设4 DP 使用 SELECT 寄存器选中目标 AP (Access Port)通常是 MEM-AP。5 DP 将读/写请求转发给选中的 AP。6 AP (Access Port) 将这个请求转化为内部总线协议如 AHB 或 APB事务。7 内部总线执行操作读取内存或写入外设寄存器。8 结果通过 AP 和 DP 返回最终通过 SWDIO 线返回给外部调试器。小结SWD的本质功能就是通过SWD接口读写MCU的内存和寄存器。小扩展在windows或者Linux上不用这种手段直接用GDB就能调了。这是为什么呢当在 Linux上直接运行 gdb app_name 时GDB 是在软件层和操作系统内核的帮助下完成调试的。最核心的机制是 ptrace (Process Trace)。GDB作为父进程通过 ptrace() 系统调用将自己挂载到目标进程您要调试的应用程序上。同时获得对目标进程内存、寄存器和执行流的完全控制权。同时在现代操作系统上每个应用程序都有自己的虚拟地址空间。GDB 和目标进程都在同一个OS内核的监督下运行。GDB 通过内核提供的 API如 /proc 文件系统、ptrace来直接访问和操作目标进程的内存和寄存器状态。Windows上不是ptrace。微软提供了一套Debug API来实现这个功能。2 环境搭建根据树莓派的官方文档RP-008276-DS-1-getting-started-with-pico搭建调试环境是这样的。也就是说需要两个PICO。这个是什么原因呢其实中间的PICO就是一个协议转换。做的工作就是将USB/Uart转换成SWD协议。将USB接口的5V数据电平转换成SWD的3.3V并保证硬件时序。理论上这些功能也不算难要求的算力也不多。真的有人做一个集成方案弄到10块钱也不是不行。。。想当年一个Jtag成千上万一个公司也只有一个甚至有员工离职不要未发工资顺走一个Jtag的。。。