前言

最近在調(diào)試一些單板，對(duì)于這個(gè)調(diào)試工具我真的是又愛(ài)又恨，熟悉了那就是金箍棒，不熟悉那就是攔路虎。

有的東西用了很久還不知道這個(gè)玩意是干嘛的，于是這里來(lái)整理一篇來(lái)學(xué)習(xí)一下。

調(diào)試的工具針對(duì)不同的領(lǐng)域當(dāng)然有很多的，這里涉及到的工具是OpenOCD，這個(gè)玩意我們一起來(lái)學(xué)習(xí)一下相應(yīng)的使用方式。

一、OpenOCD是什么？

我們?cè)谑褂玫臅r(shí)候會(huì)用到OpenJTAG，那么先來(lái)看看OPENJTAG是什么？

1-OPENJTAG是什么?

OpenJTag是一個(gè)開(kāi)源項(xiàng)目（包含軟件和硬件）。

硬件是一個(gè)USB接口轉(zhuǎn)JTag接口的適配器。

借助開(kāi)源軟件OpenOCD可以完成程序的燒寫(xiě)，調(diào)試等任務(wù)OpenJTag的功能：

往Flash燒寫(xiě)程序：支持NOR Flash 和 NAND Flash

支持Windows以及Linux

能夠用在支持GDB調(diào)試協(xié)議的工具上：如IAR， Eclipse

USB轉(zhuǎn)串口功能

所以本質(zhì)上還是開(kāi)源軟件OpenOCD

2-J-Link、J-Trace、Open JTAG區(qū)別

J-Link、J-Trace、Open JTAG都是用來(lái)調(diào)試程序的(當(dāng)然還有其他工具可以進(jìn)行調(diào)試，比如ICE)，J-Link和J-Trace是SEGGER公司的(http://www.segger.com)。Open JTAG(http://www.openjtag.org/)是 一個(gè)開(kāi)源項(xiàng)目，其目標(biāo)是使嵌入式開(kāi)發(fā)者能夠通過(guò)JTAG接口，用開(kāi)放的硬件和軟件系統(tǒng)進(jìn)行燒寫(xiě)、校驗(yàn)和調(diào)試[1]。他們都基于JTAG調(diào)試接口協(xié)議。

本質(zhì)上都是基于JTAG接口協(xié)議的。

3-OpenOCD是什么

OpenOCD（Open On-Chip Debugger）開(kāi)源片上調(diào)試器，是一款開(kāi)源軟件，最初是由Dominic Rath同學(xué)還在大學(xué)期間發(fā)起的（2005年）項(xiàng)目。OpenOCD旨在提供針對(duì)嵌入式設(shè)備的調(diào)試、系統(tǒng)編程和邊界掃描功能。

OpenOCD的功能是在仿真器的輔助下完成的，仿真器是能夠提供調(diào)試目標(biāo)的電信號(hào)的小型硬件單元。仿真器是必須的，因?yàn)檎{(diào)試主機(jī)（運(yùn)行OpenOCD的主機(jī)）通常不具備這種電信號(hào)的直接解析功能。

仿真器支持一個(gè)或多個(gè)傳輸協(xié)議，每個(gè)協(xié)議涉及不同的電信號(hào)，且使用不同的協(xié)議棧進(jìn)行消息傳遞。市面上有很多種仿真器，并且這些仿真器的命名沒(méi)有統(tǒng)一的規(guī)律。

仿真器有時(shí)候會(huì)被封裝成獨(dú)立的加密狗，這種稱為硬件接口加密狗。一些開(kāi)發(fā)板上面直接集成了硬件接口加密狗，這樣可以使開(kāi)發(fā)板通過(guò)USB直接連到主機(jī)上進(jìn)行調(diào)試。

例如，JTAG仿真器支持JTAG協(xié)議的信號(hào)，可以用來(lái)進(jìn)行TAPs和目標(biāo)板子之間符合JTAG協(xié)議（IEEE 1149.1）的通訊。TAP（Test Access Port）是處理特殊指令和數(shù)據(jù)的單元。TAPs在芯片與板子之間和之內(nèi)以菊花鏈的形式進(jìn)行連接。JTAG支持調(diào)試和邊界掃描。

還有SWD仿真器，這種仿真器支持使用SWD（Serial Wire Debug）信號(hào)與一些比較新的ARM芯片進(jìn)行通訊，而且還可以作為那些同時(shí)支持JTAG和SWD的芯片的仿真器。不過(guò)SWD僅支持調(diào)試，不支持邊檢掃描。

對(duì)于一些芯片，還有專門(mén)的編程下載器，這些下載器僅支持擦寫(xiě)FLASH的功能，不支持調(diào)試和邊界掃描。對(duì)于此類專用下載器，OpenOCD暫時(shí)并不支持。

加密狗：OpenOCD目前支持多種類型的硬件加密狗：基于USB的，基于并行端口的，以及其他在內(nèi)部運(yùn)行OpenOCD的獨(dú)立盒子。

GDB調(diào)試：它允許ARM7（ARM7TDMI和ARM720t），ARM9（ARM920T，ARM922T，ARM926EJ-S，ARM966E-S），XScale（PXA25x，IXP42x），Cortex-M3（Stellaris LM3，ST STM32和Energy Micro EFM32）和基于Intel Quark（x10xx）的內(nèi)核使用GDB協(xié)議進(jìn)行調(diào)試。

Flash編程：擦寫(xiě)FLASH支持外部CFI兼容NOR閃存（Intel和AMD / Spansion命令集）和幾個(gè)內(nèi)部閃存（LPC1700，LPC1800，LPC2000，LPC4300，AT91SAM7，AT91SAM3U，STR7x，STR9x，LM3，STM32x和EFM32）。包括各種NAND閃存控制器（LPC3180，Orion，S3C24xx等）的初步支持。

小結(jié)一下：

OpenOCD (Open On-Chip Debugger)是一個(gè)開(kāi)源的片上調(diào)試器，旨在提供針對(duì)嵌入式設(shè)備的調(diào)試、系統(tǒng)編程和邊界掃描功能。

OpenOCD的功能需要調(diào)試仿真器來(lái)輔助完成，調(diào)試仿真器是一個(gè)提供調(diào)試目標(biāo)電信號(hào)的小型硬件單元。常用的有Jink、STLink等，一些開(kāi)發(fā)板直接集成了調(diào)試仿真器，如小熊派開(kāi)發(fā)板就集成了STLink。

通過(guò)下面的OpenOCD架構(gòu)圖我們能更好的認(rèn)識(shí)OpenOCD。

可以看出OpenOCD提供了GDBServer，可以通過(guò)它進(jìn)行GDB相關(guān)的調(diào)試操作。

提供TeInet Server，可以通過(guò)Telnet連接對(duì)目標(biāo)板進(jìn)行燒錄、重啟等操作。

OpenOCD的配置基于TCL腳本，可以使用默認(rèn)自帶的TCL腳本，也可以編寫(xiě)自定義的腳本。

4-OpenJTAG怎么用？

上面我們提到OpenOCD需要調(diào)試仿真器配合使用，一般我們還會(huì)使用gdb client與其配合進(jìn)行遠(yuǎn)程調(diào)試。

在這里插入圖片描述

5-JTAG與SWD的區(qū)別

JTAG (Joint Test Action Group，聯(lián)合測(cè)試行動(dòng)小組)是一種國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試協(xié)議(IEEE1149.1兼容)，主要用于芯片內(nèi)部測(cè)試。現(xiàn)在多數(shù)的高級(jí)器件都支持JTAG協(xié)議，如ARM、DSP、FPGA器件等。標(biāo)準(zhǔn)的JTAG接口是4線:TMS、TCK、TDI、TDO，分別為模式選擇、時(shí)鐘、數(shù)據(jù)輸入和數(shù)據(jù)輸出線。相關(guān)JTAG引腳的定義為:

TMS:測(cè)試模式選擇，TMS用來(lái)設(shè)置JTAG接口處于某種特定的測(cè)試模式;

TCK:測(cè)試時(shí)鐘輸入;

TDl:測(cè)試數(shù)據(jù)輸入，數(shù)據(jù)通過(guò)TDI引|腳輸入JTAG接口;

TDO:測(cè)試數(shù)據(jù)輸出，數(shù)據(jù)通過(guò)TDO引腳從JTAG接口輸出;

串行調(diào)試(Serial Wire Debug)，一種和JTAG不同的調(diào)試模式，與JTAG的20個(gè)引腳相比,SWD只需要4個(gè)(或者5個(gè)）引腳，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但是使用范圍沒(méi)有JTAG廣泛，主流調(diào)試器上也是后來(lái)才加的SWD調(diào)試模式。

SWD和傳統(tǒng)的調(diào)試方式區(qū)別:SWD模式比JTAG在高速模式下面更加可靠。在大數(shù)據(jù)量的情況下面JTAG下載程序會(huì)失敗，但是SWD發(fā)生的幾率會(huì)小很多。基本使用JTAG仿真模式的情況下是可以直接使用SWD模式的，只要你的仿真器支持，所以推薦大家使用這個(gè)模式。在GPIO剛好缺一個(gè)的時(shí)候，可以使用SWD仿真，這種模式支持更少的引腳。在板子的體積有限的時(shí)候推薦使用SWD模式，它需要的引腳少。

審核編輯：劉清