如何采用Cortex-M3處理器進行合理的測試設(shè)計？

ARM Cortex-M 系列微處理器主要用于低成本和低功耗領(lǐng)域，如智能測量。人機接口設(shè)備。汽車和工業(yè)控制系統(tǒng)。大型家用電器。消費性產(chǎn)品和醫(yī)療器械等領(lǐng)域。ARM Cortex-M3 內(nèi)核搭載了若干種調(diào)試相關(guān)的特性。

第一使用JTAG跟蹤訪問程序，JTAG是行業(yè)標準的接口，用于下載和調(diào)試目標處理器上的程序以及許多其他功能。它提供了連接設(shè)備的簡便方法，并且在所有基于Arm處理器的設(shè)備上都可用。JTAG接口可與基于Cortex-M的設(shè)備一起使用，以訪問CoreSight調(diào)試功能。

JTAG在每一個TCK信號的上升沿采樣TMS信號和TDI信號，決定狀態(tài)機的狀態(tài)是否發(fā)生變化，在每一個TCK信號的下降沿輸出TDO信號。可以看到，無論TAP目前處于哪一個狀態(tài)，只要TMS保持高電平并持續(xù)5個TCK時鐘，則TAP一定會回到Test-Logic-Reset狀態(tài)。

JTAG內(nèi)部有一個IR(instruction register)寄存器和多個DR(data register)寄存器，IR寄存器決定要訪問的是哪一個DR寄存器。DR寄存器有IDCODE、BYPASS等。在Test-Logic-Reset狀態(tài)下IR寄存器默認選擇的是IDCODE這個DR寄存器。

JTAG主機通過IR SCAN設(shè)置IR寄存器的值，然后通過DR SCAN來讀、寫相應(yīng)的DR寄存器。

目前RISC-V的官方調(diào)試上位機是openocd，調(diào)試工具可以是JLink或者CMSIS-DAP?？梢苑譃橹饕譃?個部分，(1)分別是Debug Host，可以理解為PC;(2)Debug Hardware，可以理解為JLink或者CMSIS-DAP這樣的調(diào)試工具;(3)第三部分就是嵌入在芯片內(nèi)部的調(diào)試模塊。在調(diào)試模塊內(nèi)部，與調(diào)試工具直接交互的是DTM模塊，DTM模塊通過DMI接口與DM模塊交互。

第二SWD串行線調(diào)試。SWD是Serial Wire Debug的簡稱，翻譯成中文是”串行線調(diào)試”。 SWD是ARM目前支持的兩種調(diào)試端口之一，另一個調(diào)試端口叫做JTAG Debug Port，也就是我們常用的J-link上面的調(diào)試端口(JTAG模式下)?；贏RM CoreSight調(diào)試構(gòu)架，SWD可以通過傳輸數(shù)據(jù)包來讀寫芯片的寄存器。SWD是用于訪問ARM調(diào)試接口的雙線協(xié)議。它是ARM調(diào)試接口規(guī)范(ARM Debug Interface Architecture Specification)的一部分，是JTAG的替代品。SWD的物理層由兩條線組成：

SWDIO: 雙向數(shù)據(jù)線

SWCLK: host驅(qū)動的時鐘線

外部設(shè)備(如調(diào)試探針)通過連接到SWDIO/SWCLK，可以直接訪問串行線調(diào)試端口(SW-DP)。SW-DP可以訪問一個或多個接入端口(AP)，通過AP可以訪問系統(tǒng)的其余部分寄存器。 Cortex M系列CPU的一個重要AP是AHB-AP，它是內(nèi)部AHB總線上的主機。換句話說，AHB-AP可以訪問內(nèi)部核心的內(nèi)存映射。由于內(nèi)部閃存、SRAM、調(diào)試組件和外圍設(shè)備都是內(nèi)存映射，因此AHB-AP可以控制整個設(shè)備，包括對其進行編程。整個SWD操作過程是分級進行的，時鐘信號由SWCLK 管腳輸入，數(shù)據(jù)信號從SWDIO管腳輸入輸出。首先Debugger對SW-DP進行操作，確定AP寄存器的參數(shù)，達到對Cortex Memory Map進行操作。

SWCLK是始終由host驅(qū)動的時鐘信號。雙方將推動SWDIO線路發(fā)送數(shù)據(jù)，SWDIO上的高值表示邏輯“1”，低值表示邏輯的“0”。協(xié)議規(guī)定當雙方都將驅(qū)動SWDIO線時，規(guī)定了三個不同的階段。每個事務(wù)都以host發(fā)送請求為開始;Target隨后以應(yīng)答回應(yīng);最后是數(shù)據(jù)傳輸階段。數(shù)據(jù)階段由誰控制線路，取決于host發(fā)出的請求類型。如果host發(fā)出的是寫請求，host將驅(qū)動SWDIO線。在讀請求時，target將驅(qū)動SWDIO線，將數(shù)據(jù)從target傳輸?shù)絟ost。在所有階段，數(shù)據(jù)都是首先傳輸LSB(最低有效位)。不管是target從SWDIO線上采樣數(shù)據(jù)，還是驅(qū)動數(shù)據(jù)到SWDIO線上，都是在時鐘SWCLK的上升沿進行。

支持JTAG和SWD模式的下載調(diào)試器很多，J-Link、 ST-LINK、 ULINK這些大眾化的工具都支持，還有很多小眾的下載調(diào)試器同樣也支持。