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Blue Pill (stm32f103c8t6)をVCOM付のCMSIS-DAP SWD/JTAG デバッグプローブにする

STLinkV2やFTDI232Hのデバッグプルーブは、STLINKV2_1とは異なり、VCOMがついていません。しかし、Blue Pillの場合、VCOM付のCMSIS-DAP SWD/JTAG プローブにすることができるようなのでやってみました。別途シリアル変換ケーブルなどを用意する必要がなく便利なので本稿を上げた次第です。 まず、CMSIS-DAPプローブにするためのバイナリーをダウンロードします。
#remap版
wget https://github.com/RadioOperator/STM32F103C8T6_CMSIS-DAP_SWO/blob/master/build/F103-DAP-SWO-CDC-BLUEPILL-SWD_REMAP.hex
#pb8pb9版
wget https://github.com/RadioOperator/STM32F103C8T6_CMSIS-DAP_SWO/blob/master/build/F103-DAP-SWO-CDC-BLUEPILL-SWD_PB8PB9.hex
続いて、ダウンロードしたバイナリーをBluePillに焼き込みますが、Windows環境下では方法として以下の様にいくつかあります。
1. 別にあるSTLINKを使う場合(Cube Programmer(STLink mode)/STLINK utility/Openocd経由)
2. 別にあるFT232Hを使う場合(OpenOCD経由もしくはCube Programmer(UART mode)経由/Flash Loader Demonstrator経由)
3. シリアルポート接続し、Flash Loader Demonstrator経由/Cube Programmer(UART mode)経由
4. FT232Rを使い、OpenOCD(注４)もしくはFlash Loader Demonstrator経由/Cube Programmer(UART mode)経由

注4. OpenOCDはビルドが必要な場合が多く、Windowsでつかう場合はzadigでドライバをWINUSBにする必要がある。
また、FT232RはzadigでドライバをWinUSBにするとシリアルポートとしてつかえなくなる。
追記：2021/02/20　こちらのソフトをつかうと、シリアルドライバとWinUSBドライバの切り替えを比較的簡単にできます。
Flash loader demonstrator/Cube Programmer(UART mode)はUSBシリアル変換ドングル・USBシリアル変換器/ケーブルによっては書き込めない場合があるので、注意してください。参考までに、Aliexpressだと一番安いのは、3のUSBシリアル変換ドングル/ケーブルですが、STLINK-V2クローンも似たような値段（2ドル前後）で、送料込みとなるとほとんど差はありません。ですが注意点があります：FT232RLの場合だと、USB mini のものが多く、USB mini ケーブルを国内で調達すると3００－５００円も別途かかってしまうので、usbシリアル変換器はbluepillとおなじ100均で調達できるusb micro 対応のcp210ｘがおすすめです。つまりどうしてもクローンを使いたくない場合は、シリアルポート経由で書き込み実績のあるCP2102とBluePill/BlackPill二個以上（一つは開発用、一つはCMSIS-DAPデバッガとして、CP210ｘは予備のファーム書込および予備のシリアル通信テスト用。これに加えてジャンパー線（メス-メス）を含めると（送料込みで１０００円前後なので）コスパがよいのでおすすめです。
閑話休題...(追記：一旦CMSIS-DAPを焼きこんだ後、他のプログラムを書き込む場合、usbポートを左側にして上側のジャンパー(Boot0)を１側・右側にすると書き込めます。追記２：Flash Loader DemonstratorあるいはCube Programmer(UART mode)を使う場合も、前述と同じく、Boot0を一側・usbポートを左側にして右側にすると書き込めます。書き込みが済んだらかならずBoot0を0側に戻してください。)
書き込みが済んだら、早速接続してみます。
接続は以下の通りです。 
#REMAP版
Pin   BP     STM32
===================
TDI---PB5 ---PA15
TCK---PA14---PA14
TMS---PA13---PA13
TDO---PB7 ---PB3
RST---PB6 ---RST
GND---GND ---GND
33v---3.3 ---3V(BluePillから給電を行う場合)

#PB8PB9版
Pin   BP     STM32
===================
TDI---PB5 ---PA15
TCK---PB8 ---PA14
TMS---PB9 ---PA13
TDO---PB7 ---PB3
RST---PB6 ---RST
GND---GND ---GND
33v---3.3 ---3V(BluePillから給電を行う場合)
Windows上ではシリアルポートとして認識されますが、CMSIS-DAPプローブとしてももちろん使えます。
また、Linuxでは以下の様に認識されます。 
[66380.711437] usb 3-3.3: new full-speed USB device number 43 using ehci-pci
[66380.942168] usb 3-3.3: New USB device found, idVendor=0483, idProduct=572a, bcdDevice= 1.00
[66380.942180] usb 3-3.3: New USB device strings: Mfr=1, Product=2, SerialNumber=3
[66380.942187] usb 3-3.3: Product: CMSIS-DAP
[66380.942193] usb 3-3.3: Manufacturer: CMSIS-DAP by ARM
[66380.942199] usb 3-3.3: SerialNumber: 0001A0000000
[66380.944895] cdc_acm 3-3.3:1.0: ttyACM0: USB ACM device
[66380.950380] hid-generic 0003:0483:572A.0008: hiddev0,hidraw0: USB HID v1.00 Device [CMSIS-DAP by ARM CMSIS-DAP] on usb-0000:00:16.2-3.3/input2
前述の通り、デバッグプローブと同時にttyACMが使えるのがGoodですね。
追記1：ユーザ権限で使用する場合、udevの設定が必要です。まず先にttyACM用の設定は以下の様になります。
$ sudo vi /etc/udev/rules.d/99-usb-serial.rules
ACTION=="remove", GOTO="serial_end"
SUBSYSTEM!="tty", GOTO="serial_end"
KERNEL=="ttyUSB*", MODE="0666"
KERNEL=="ttyACM*", MODE="0666"
続いて、cmsis-dapをユーザ権限でつかえるようにする設定は、以下の様になります。 
$ sudo vi /etc/udev/rules.d/99-usb-hidraw.rules
KERNEL=="hidraw*", SUBSYSTEM=="hidraw", MODE="0666", GROUP="plugdev"
udevのルールを設定したら、udevの設定を反映させます。 
$ sudo udevadm trigger
なお、CMSIS-DAPプローブ化したBluePillのシリアルピンは 
TX ---- PA2
RX ---- PA3
ですので、TXをターゲットのRXに、RXをターゲットのTXに接続してください。
参考までに、OpenOCDをlinuxで実行するとこのようになります。 
$ /usr/bin/openocd -f interface/cmsis-dap.cfg -f target/stm32f1x.cfg
Open On-Chip Debugger 0.11.0-rc1-snapshot (2021-01-17-16:38)
Licensed under GNU GPL v2
For bug reports, read
        http://openocd.org/doc/doxygen/bugs.html
DEPRECATED! use 'adapter driver' not 'interface'
Info : auto-selecting first available session transport "swd". To override use 'transport select '.
DEPRECATED! use 'adapter speed' not 'adapter_khz'
DEPRECATED! use 'adapter srst delay' not 'adapter_nsrst_delay'
Info : Listening on port 6666 for tcl connections
Info : Listening on port 4444 for telnet connections
Info : CMSIS-DAP: SWD  Supported
Info : CMSIS-DAP: JTAG Supported
Info : CMSIS-DAP: FW Version = 2.0.0
Info : CMSIS-DAP: Interface Initialised (SWD)
Info : SWCLK/TCK = 1 SWDIO/TMS = 1 TDI = 0 TDO = 1 nTRST = 0 nRESET = 1
Info : CMSIS-DAP: Interface ready
Info : clock speed 1000 kHz
Info : SWD DPIDR 0x1ba01477
Info : stm32f1x.cpu: hardware has 6 breakpoints, 4 watchpoints
Info : starting gdb server for stm32f1x.cpu on 3333
Info : Listening on port 3333 for gdb connections
なお、jtagは(追記2021/02/07:本ファームウェアでは)ボード側にダンピング抵抗が入っているもの/入っていないものいずれも（追記2021/02/20）接続確認できました。jtag接続時、ターゲット側に単独で電源があると安定して接続できました。また、BluePillのldo経由の3.3vではなくUSBからの5Vを渡す場合も安定して接続できました。追記のファームウェアでも動作確認できましたが、前述と同じくターゲット側の電源が不足不良の場合、接続が安定しないのは同じでした。(追記１：Keil5では本ファームウェアで本プローブのSWO機能を使えました。追記２：別途のUSBシリアル経由ですが、OpenOCを使い、プログラム上にてSWO出力を有効にしたところ、swo出力確認ができました。)
今回は以上です。それでは。
==============================================
追記訂正 2021/02/20:jtag接続時、電圧不足あるいは電源不良の場合、jtag swd接続ともに安定しません。下記のファームの場合、BluePill単体でたまたまjtag接続ができているだけであり、BluePill単体でのターゲットへの電源供給は不足する場合があるので、なんらかの形で安定した電源をターゲット側に供給しなければ、こちらのファームウェアをつかっても、swd接続でもjtag接続でも接続が不安定になる場合がありますので、この場をお借りして訂正の上、お詫び申し上げます。 
wget https://github.com/RadioOperator/STM32F103C8T6_CMSIS-DAP_SWO/blob/master/build/F103-DAP-SWO-CDC-STLINK_V2B-SWO_PA10.hex
1. ターゲット（STM32f1x/f4x）との結線 
PA10 ------------ JTDO/SWO(to target PB3)
PB13 ------------ JTCK/SWClK(to target PA14)
PB14 ------------ JTMS/SWDIO(to target PA13)
PB8  ------------ JTDI(to target PA15)
PB6  ------------ RST(to target RST)
GND  ------------ GND(to target GND)
3V3  ------------ 3V3(必要ならto target 3V3)
PA2  ------------ TX(to target RX)
PA3  ------------ RX(to target TX)
2. 前述の"F103-DAP-SWO-CDC-STLINK_V2B-SWO_PA10.hex"をBluePillに書き込み、OpenOCDでjtag接続の確認。 
$ openocd.exe -f interface/cmsis-dap.cfg -c "transport select jtag" -f target/stm32f1x.cfg
Open On-Chip Debugger 0.10.0 (2020-07-29) [https://github.com/sysprogs/openocd]
Licensed under GNU GPL v2
libusb1 09e75e98b4d9ea7909e8837b7a3f00dda4589dc3
For bug reports, read
        http://openocd.org/doc/doxygen/bugs.html
jtag
Info : Listening on port 6666 for tcl connections
Info : Listening on port 4444 for telnet connections
Info : CMSIS-DAP: SWD  Supported
Info : CMSIS-DAP: JTAG Supported
Info : CMSIS-DAP: FW Version = 2.0.0
Info : CMSIS-DAP: Interface Initialised (JTAG)
Info : SWCLK/TCK = 1 SWDIO/TMS = 1 TDI = 1 TDO = 0 nTRST = 0 nRESET = 1
Info : CMSIS-DAP: Interface ready
Info : clock speed 1000 kHz
Info : cmsis-dap JTAG TLR_RESET
Info : cmsis-dap JTAG TLR_RESET
Info : JTAG tap: stm32f1x.cpu tap/device found: 0x3ba00477 (mfg: 0x23b (ARM Ltd.), part: 0xba00, ver: 0x3)
Info : JTAG tap: stm32f1x.bs tap/device found: 0x16410041 (mfg: 0x020 (STMicroelectronics), part: 0x6410, ver: 0x1)
Info : stm32f1x.cpu: hardware has 6 breakpoints, 4 watchpoints
Info : starting gdb server for stm32f1x.cpu on 3333
Info : Listening on port 3333 for gdb connections
追記(2021/02/10)は以上です。
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コメント

  1. Md Nehal2022年3月28日 19:37

    The best Article that I have never seen before with useful content and very informative.Thanks for sharing the info.
    JTAG

    返信削除

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