SWD通信協(xié)議的底層技術(shù)

基于Cortex-M內(nèi)核的單片機(jī)，目前主流的下載接口就是JTAG和SWD。

SWD 和 JTAG引腳區(qū)別： JTAG：

TDI：Test Data In。串行輸入引腳

TDO：Test Data Out，串行輸出引腳

TCK：Test Clock，時(shí)鐘引腳

TMS：Test Mode Select，模式選擇（控制信號(hào)）引腳

TRST：Test Reset，復(fù)位引腳

SWD：

SWDIO：Serial Wire Data Input Output，串行數(shù)據(jù)輸入輸出引腳

SWCLK：Serial Wire Clock，串行線時(shí)鐘引腳

其中SWD只需要兩根線（SWCLK和 SWDIO），在PCB布局有限、引腳資源緊張的情況下，SWD算是一種不錯(cuò)的選擇。 ?

SWD簡介

SWD：Serial Wire Debug，代表串行線調(diào)試，是ARM設(shè)計(jì)的協(xié)議，用于對(duì)其微控制器進(jìn)行編程和調(diào)試。

市面上支持SWD調(diào)試接口的下載器很多，比如：ST-Link、 J-Link、?e-Link、 GD-Link等市面上絕大部分用于Cortex-M內(nèi)核處理器的下載器都支持。

對(duì)于SWDIO，是雙向（輸入輸出）數(shù)據(jù)引腳，必須在電路板上對(duì)線路進(jìn)行上拉（ARM 建議采用 100 K）。

每次在協(xié)議中更改 SWDIO 的方向時(shí)，都會(huì)插入轉(zhuǎn)換時(shí)間，此時(shí)線路即不受主機(jī)驅(qū)動(dòng)也不受目標(biāo)驅(qū)動(dòng)。默認(rèn)情況下，此轉(zhuǎn)換時(shí)間為一位時(shí)間，但可以通過配置 SWCLK 頻率來調(diào)整。

調(diào)試接口

常見的Cortex-M內(nèi)核處理器都集成了SWD和JTAG 調(diào)試端口，在 SWJ-DP 中， SW-DP 的 2 個(gè) JTAG 引腳與 JTAG-DP 的 5 個(gè) JTAG 引腳中的部分引腳復(fù)用。

JTAG與SWD的切換機(jī)制：

默認(rèn)調(diào)試接口是 JTAG 接口，如果調(diào)試工具想要切換到 SW-DP，它必須在 TMS/TCK（分別映射到 SWDIO 和 SWCLK）上提供專用的 JTAG 序列，用于禁止 JTAG-DP 并使能 SW-DP。這樣便可僅使用 SWCLK和 SWDIO 引腳來激活SWDP。 ? 該序列為：

1. 輸出超過 50 個(gè) TCK 周期的 TMS (SWDIO) = 1 信號(hào)

2. 輸出 16 個(gè) TMS (SWDIO) 信號(hào) 0111100111100111 (MSB)

3. 輸出超過 50 個(gè) TCK 周期的 TMS (SWDIO) = 1 信號(hào)

SW 協(xié)議序列

每個(gè)序列包括三個(gè)階段：

主機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)包請(qǐng)求（ 8 位）

目標(biāo)發(fā)送的確認(rèn)響應(yīng)（ 3 位）

主機(jī)或目標(biāo)發(fā)送的數(shù)據(jù)傳輸階段（ 33 位）

數(shù)據(jù)包請(qǐng)求（ 8 位）：

ACK 響應(yīng)（ 3 位）：

DATA 傳輸（ 33 位）

這種類似于寄存器的一些Bit位操作，底層的一些原理與普通的通信協(xié)議也有類似之處。。 ?

SW-DP 狀態(tài)

SW-DP 的狀態(tài)機(jī)有一個(gè)用于標(biāo)識(shí) SW-DP 的內(nèi)部 ID 代碼，其中主要包含的狀態(tài)：復(fù)位、空閑狀態(tài)、 ID 代碼等。

在上電復(fù)位后、 DP 從 JTAG 切換到 SWD 后或者線路處于高電平超過 50 個(gè)周期后，SW-DP 狀態(tài)機(jī)處于復(fù)位狀態(tài)。

如果在復(fù)位狀態(tài)后線路處于低電平至少兩個(gè)周期， SW-DP 狀態(tài)機(jī)處于空閑狀態(tài)。

復(fù)位狀態(tài)后，該狀態(tài)機(jī)必須首先進(jìn)入空閑狀態(tài)，然后對(duì) DP-SW ID CODE 寄存器執(zhí)行讀訪問。否則，目標(biāo)將在另一個(gè)事務(wù)上發(fā)出 FAULT 確認(rèn)響應(yīng)。

SW-DP 寄存器

SWD類似普通外設(shè)，也是有一種寄存器，開發(fā)者進(jìn)行的編程（讀寫）操作，其實(shí)就是操作對(duì)應(yīng)的寄存器。
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SWD主要的底層就介紹到這里。
編輯：黃飛