【仿真器，不只有J—Link】CMSIS-DAP调试标准解读

单片机

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今天和大家聊聊单片机开发那点事，如果问100个单片机开发工程师是否用过J-Link仿真器，相信其中的90个会说Yes。但是如果再问那90个工程师，是否正在使用正版的仿真器，估计没有几个敢说Yes。好吧，兄弟我也是一样，用过那么多个D版的J-Link仿真器，真的想对逆向工程破解J-Link的人表示最高敬意啊，毕竟将ARM MCU的开发工具的花费降到了最低！

J-Link仿真器长这样的：

很多刚刚入门ARM MCU开发的工程师，会认为J-Link是开发ARM MCU的标准配置，进而也会想当然认为也许J-Link是ARM公司的产品，小哥我当年也是这样认为的。可是可是，情况并不是这样滴啊。其实啊，ARM公司自己推出的仿真器叫做ULINK系列，最常用的一款是ULINK2，长这样子滴：

正版的ULINK2也好贵，估计在1000元以上，不要问我具体是什么价格，小哥也没有用过正版啊~ 幸运的是，我朝备有人才出，那些逆向工程和破解固件的大神们，早就破解并克隆了。因此x宝网站搜一搜，可以看到ULINK2的价格啊，嘿嘿，50元包邮~

后来ARM推出mbed项目，顺带出来了个CMSIS-DAP，CMSIS-DAP是OnBoard(OB)调试工具。

那么问题来了，CMSIS-DAP又是啥玩意？和J-Link，ULINK2等仿真器是啥关系呢？

J-link 、Ulink实现了jtag协议，并且在上位机做了附加软件，方便用户使用，控制，调试芯片内部的程序。 cmsis dap同样实现了调试口DAP协议，但是使用u*** hid实现，所以很轻量级。一般带USB的16MHz主频的MCU即可实现。目前cmsis dap得到了openOCD和pyOCD的支持，同样可以实现jlink上位机的功能。
使用u*** hid协议，向下对于调试器的实现来说降低了复杂度，向上对于IDE的集成带来的好处则是免驱动，方便IDE集成并支持调试器。

下面就来单独讲讲CMSIS-DAP。

CMSIS-DAP名字好长啊，这个名字本身就可以拆解两个部分，CMSIS和DAP。

先来说说CMSIS，是ARMCortex-M Software Interface Standard的缩写，也就是ARM Cortex-MMCU软件接口标准。从ARM官方网站上可以查到CMSIS的介绍：http://www.arm.com/zh/products/processors/cortex-m/cortex-microcontroller-software-interface-standard.php

DAP呢，就是DebugAccess Port的意思，也就是调试访问口。所以CMSIS-DAP的意思，差不多就是ARM公司推出的一个标准的软件调试访问接口，基本的介绍看这里：http://www.keil.com/support/man/docs/dapdebug/dapdebug_introduction.htm

该网页是英文的，用我的破英文翻译原文：
CMSIS-DAP是USB调试器设备单元的一种固件实现。运行在主机电脑上的调试软件，通过USB接口的调试器设备，最终能够调试运行在目标MCU上的应用软件。CMSIS-DAP调试设备通过JTAG或者SWD连接到目标设备。ARM Cortex 处理器提供了CoreSight Debug和Trace单元。CMSIS-DAP调试器能够支持那些包含一个或者多个ARM内核的处理器。

框图如下：

上图中可以看到，CMSIS-DAP调试器不仅仅可以调试Cortex-M内核的单片机，还可以对Cortex-A系列的高端处理器进行调试。而主机开发环境，则支持MDK，DS-5，当然较为新版的IAR For ARM中也已经对CMSIS-DAP实现完美支持~ 不信？来来来，眼见为实~MDK中对CMSIS-DAP调试器的支持：

IAR中对于CMSIS-DAP调试器的支持：

所以CMSIS-DAP调试器的功能其实就是替代J-Link，ULINK2等调试器，由于其实现的起来固件比较简单，因此越来越多的ARM处理器的厂商开始在自家的开发板配备CMSIS-DAP的功能。在此之前，很多ARM处理器厂家想要在自家的官方开发板上配备调试器，但是又不太愿意花费精力去实现调试器，所以大多数都选择J-Link Lite版本。

列举几个配备CMSIS-DAP调试器的官方ARM处理器官方开发板：
（1） NXP的FRDM开发板系列，主要用于评估KinetisM0+/M4内核MCU

（2） Nordic公司的nRF51-DK开发板，支持目标芯片CortexM0内核nRF51822和nRF51422

嘿嘿，讲了这么多，好累。终于到了广告时间了。接下来给大家介绍一款超迷你的CMSIS-DAP调试器实现方案，并且该方案还加入了多种功能，方便大家调试ARM内核的MCU。当当当当，它就是CMSIS-DAP Mini仿真器。

它长这样：

CMSIS-DAP Mini仿真器具备特点：

（1）在线仿真调试的功能

- 采用高速的ARM内核处理器实现调试的协议，性能稳定，快速

- 与MDK，IAR，GCC等环境无缝配合，插上即可识别

- 支持SWD、JTAG两种不同的调试接口

（2）USB转串口

- 只需一条USB线即可完成调试仿真+虚拟串口的功能

- 虚拟串口，波特率可调

- 采用USB CDC组合设备支持虚拟串口

（3）为目标板供电

- 提供3.3V，最大150mA的电流

- 可以为您的开发板供电，无需任何电源，即可玩转ARM

（4）无版权顾虑

- 使用盗版的J-Link调试器，其实是具有法律风险的

- CMSIS-DAP Mini则无需担心版权问题，可放心使用！

（5）支持所有Cortex-M系列的ARM处理器

- 比如STM32, Kinetis, LPC, Atmel, EFM32,GD32等等

（6）体积超小

- CMSIS-DAP Mini仿真器体积超小，半张名片大小

- 重量轻巧，非常适合组建口袋实验室

（7）支持标准ARM JTAG接口标准

- 带10P，2.54MM间距的ARM JTAG标准

- 配套的10P-20P转接板，支持2.54MM间距，20P的最常用ARM JTAG接口

硬件接口这样的：

硬件接口如上图所示，总共有三个部分：

（1）10针的标准2.54MM接口，如图左上角为Pin 1脚

Pin脚编号	功能	Pin脚编号	功能
1	接用户目标板的电源，用户板子没有上电时，仿真器的驱动信号没有输出	2	JTAG_TMS 或者SWD_DIO
3	接单片机的UART RX脚	4	JTAG_TCK或者SWD_CLK
5	接单片机的UART TX脚	6	JTAG_TDO
7	供电脚，3.3V，输出给目标板，最大150mA电流驱动能力	8	JTAG_TDI
9	GND，接地	10	接单片机的复位脚

（2）转接板4帧的接口，下方是电源灯，如果短路，灯灭

Pin脚编号	功能
1 – TGT-RX	接用户板子的单片机UART RX脚，与仿真器10P接口的3脚直连
2 – TGT-TX	接用户板子的单片机UART TX脚，与仿真器10P接口的5脚直连
3 – 3.3V	供电脚，3.3V，与仿真器10P接口的7脚直连
4- GND	接地脚