樹莓派RP2040也能做DAPLink？2022年寒假在家練RP2040游戲機項目分享（四）

電子森林 2022-03-15 21:56

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如何基于RP2040GameKit制作一款MCU、FPGA調試器、下載器？快來學習來自中國計量大學的【yekai】同學如何用它對任意一款MCU或FPGA進行調試及固件的下載。

代碼的獲取請翻閱到底部，或點擊“閱讀原文”，轉載請注明出處。

任務需求及分析

我選擇的是任務四：制作一個調試器

樹莓派團隊提供了一個PicoProbe項目用于調試，同時提供了他們修改過的OpenOCD。由于PicoProbe的兼容性有限，僅支持他們修改過的OpenOCD，對于Keil、pyOCD以及OpenOCD原項目等的支持不佳，我這邊選擇了移植DAPLink，原倉庫地址ARMmbed/DAPLink：https://github.com/ARMmbed/DAPLink。

當然也可以使用CMSIS_5/CMSIS/DAP/Firmware at develop · ARM-software/CMSIS_5（https://github.com/ARM-software/CMSIS_5/tree/develop/CMSIS/DAP/Firmware）這個倉庫的源碼，這個似乎更為簡單。兩個都是ARM提供的固件，ARMmbed的似乎實現了一個環形池和WEBUSB等好多內容，雖然我本次移植并沒使用，CMSIS庫中的例程更為簡潔易懂。

ARM團隊去年1月還在PicoProbe項目的issue中提到了要使DAPLink支持RP2040，似乎暫時還咕咕咕著。

練手項目：USB-CDC

選擇USB-CDC作為練手一方面是因為它不是一個調試器的必備選項，但是常見的調試器大多在版本迭代中加上了這個功能；另一方面是它可以讓我們對tinyUSB有個初步的了解。例程如下，去掉第二個串口即可：

主要函數如下：


// USB->LINK回調void tud_cdc_rx_cb(uint8_t itf) {    char buf[CFG_TUD_CDC_RX_BUFSIZE] = {0};    tud_cdc_read(buf, CFG_TUD_CDC_RX_BUFSIZE);    uart_puts(PICO_LINK_UART_ID, buf);}
// MCU->LINK回調void on_uart_rx() {    while (uart_is_readable(PICO_LINK_UART_ID)) {        uint8_t ch = uart_getc(PICO_LINK_UART_ID);        tud_cdc_write_char(ch);    }    tud_cdc_write_flush();}
void VCOM_Init() {    cdc_line_coding_t uart_config;    tud_cdc_get_line_coding(&uart_config);    uart_init(PICO_LINK_UART_ID, uart_config.bit_rate);    gpio_set_function(PICO_LINK_UART_RX, GPIO_FUNC_UART);    gpio_set_function(PICO_LINK_UART_TX, GPIO_FUNC_UART);    irq_set_exclusive_handler(PICO_LINK_UART_IRQ, on_uart_rx);    irq_set_enabled(PICO_LINK_UART_IRQ, true);    uart_set_irq_enables(PICO_LINK_UART_ID, true, false);}
void VCOM_SendString(char *str) {    while (*str) {        tud_cdc_write_char(*str++);    }    tud_cdc_write_char('\r');    tud_cdc_write_char('\n');    tud_cdc_write_flush();}
// 檢測到上位機串口助手開啟串口回調void tud_cdc_line_state_cb(uint8_t itf, bool dtr, bool rts) {    VCOM_Init();}

CDC在Windows10上免驅，打開設備管理器即可看到串口設備

回環測試：

和CH340收發測試：

移植DAPLink

注：在此僅實現了基于HID傳輸的DAPLink，暫未實現基于Bulk傳輸的DAPLink。

USB配置

這一步可以參考TinyUSB的例程：

在tinyUSB的tusb_config.h文件中使能和添加這些宏：


#define CFG_TUD_HID               1#define CFG_TUD_HID_EP_BUFSIZE    64

在usb_descriptors.h文件中參照例程修改


//--------------------------------------------------------------------+// Configuration Descriptor//--------------------------------------------------------------------+
enum {    ITF_NUM_HID,    ITF_NUM_CDC_COM,    ITF_NUM_CDC_DATA,    ITF_NUM_TOTAL};
#define  CONFIG_TOTAL_LEN  (TUD_CONFIG_DESC_LEN + TUD_HID_INOUT_DESC_LEN + TUD_CDC_DESC_LEN)
#define EPNUM_HID       0x01#define EPNUM_CDC_NOTIF 0x83#define EPNUM_CDC_OUT   0x02#define EPNUM_CDC_IN    0x82
uint8_t const desc_configuration[] = {        // Config number, interface count, string index, total length, attribute, power in mA        TUD_CONFIG_DESCRIPTOR(                1,                ITF_NUM_TOTAL,                0,                CONFIG_TOTAL_LEN,                TUSB_DESC_CONFIG_ATT_REMOTE_WAKEUP,                100        ),
        // Interface number, string index, protocol, report descriptor len, EP In address, size & polling interval        TUD_HID_INOUT_DESCRIPTOR(                ITF_NUM_HID,                0,                HID_ITF_PROTOCOL_NONE,                sizeof(desc_hid_report),                EPNUM_HID,                0x80 | EPNUM_HID,                CFG_TUD_HID_EP_BUFSIZE,                1        ),
        TUD_CDC_DESCRIPTOR(                ITF_NUM_CDC_COM,                0,                EPNUM_CDC_NOTIF,                64,                EPNUM_CDC_OUT,                EPNUM_CDC_IN,                64        )};

文件復制

dap中負責處理usb發來的數據并控制io口輸出的文件主要就是以下幾個：

DAP主要處理下發的命令，SW_DP和JTAG_DP主要將命令發送出去，DAP_config.h（在生成的各工程下）主要是DAP的配置和IO口的控制。

DAP配置

修改DAP_config.h里面的一些函數和宏定義，基本就是把接口適配一下。接口適配時更推薦使用接近底層的寄存器或是直接能就地解析的inline函數寫法來提升效率。本次移植中有幾個適配RP2040的點：RESET原本設計為開漏輸出，由于RP2040似乎沒有開漏輸出，在這里需稍加修改。DAP原本的原理圖將SWDIO的輸入和輸出分為了兩個IO，用100R進行了相連。為了適配GameKit，將其并為了一個IO。

代碼較多，在此貼一個例子。


__STATIC_FORCEINLINE void PIN_SWDIO_OUT(uint32_t bit) {    if (bit & 1) {        gpio_set_mask(PICO_LINK_SWDIO_MASK);    } else {        gpio_clr_mask(PICO_LINK_SWDIO_MASK);    }}

USB任務接口配置

USB在接收到hid數據后會進入tud_hid_set_report_cb函數，具體可參考hid例程。在這里不同的項目有著不同的處理方式，ARMmbed版本實現了一個環形緩沖區，CMSIS庫中收到數據后主要調用了DAP_ExecuteCommand函數。我這邊還是簡單地使用DAP_ExecuteCommand函數進行了處理。


// Invoked when received SET_REPORT control request or// received data on OUT endpoint ( Report ID = 0, Type = 0 )void tud_hid_set_report_cb(        uint8_t instance, uint8_t report_id, hid_report_type_t report_type, uint8_t const *RxDataBuffer,        uint16_t bufsize) {
    static uint8_t TxDataBuffer[CFG_TUD_HID_EP_BUFSIZE];    uint32_t response_size = TU_MIN(CFG_TUD_HID_EP_BUFSIZE, bufsize);
    DAP_ExecuteCommand(RxDataBuffer, TxDataBuffer);
    tud_hid_report(0, TxDataBuffer, response_size);}