SWD下载器通信协议底层原理

来源:strongerHuang发布时间:2023-02-135331浏览

询问 AI

作者 |strongerHuang微信公众号|嵌入式专栏
基于Cortex-M内核的单片机，目前主流的下载接口就是JTAG和SWD。
SWD 和 JTAG引脚区别：JTAG：

TDI：Test Data In。串行输入引脚
TDO：Test Data Out，串行输出引脚
TCK：Test Clock，时钟引脚
TMS：Test Mode Select，模式选择（控制信号）引脚
TRST：Test Reset，复位引脚

SWD：

SWDIO：Serial Wire Data Input Output，串行数据输入输出引脚
SWCLK：Serial Wire Clock，串行线时钟引脚

其中SWD只需要两根线（SWCLK和 SWDIO），在PCB布局有限、引脚资源紧张的情况下，SWD算是一种不错的选择。

SWD简介

SWD：Serial Wire Debug，代表串行线调试，是ARM设计的协议，用于对其微控制器进行编程和调试。
市面上支持SWD调试接口的下载器很多，比如：ST-Link、 J-Link、e-Link、 GD-Link等市面上绝大部分用于Cortex-M内核处理器的下载器都支持。
对于SWDIO，是双向（输入输出）数据引脚，必须在电路板上对线路进行上拉（ARM 建议采用 100 K）。
每次在协议中更改 SWDIO 的方向时，都会插入转换时间，此时线路即不受主机驱动也不受目标驱动。默认情况下，此转换时间为一位时间，但可以通过配置 SWCLK 频率来调整。

调试接口

常见的Cortex-M内核处理器都集成了SWD和JTAG 调试端口，在 SWJ-DP 中， SW-DP 的 2 个 JTAG 引脚与 JTAG-DP 的 5 个 JTAG 引脚中的部分引脚复用。

JTAG与SWD的切换机制：默认调试接口是 JTAG 接口，如果调试工具想要切换到 SW-DP，它必须在 TMS/TCK（分别映射到 SWDIO 和 SWCLK）上提供专用的 JTAG 序列，用于禁止 JTAG-DP 并使能 SW-DP。这样便可仅使用 SWCLK和 SWDIO 引脚来激活SWDP。
该序列为：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

SW 协议序列

每个序列包括三个阶段：