树莓派RP2040也能做DAPLink？2022年寒假在家练RP2040游戏机项目分享（四）

电子森林 2022-03-15 21:56

如何提升高压系统的实时性能? 如何增强能源基础设施的实时控制？

如何基于RP2040GameKit制作一款MCU、FPGA调试器、下载器？快来学习来自中国计量大学的【yekai】同学如何用它对任意一款MCU或FPGA进行调试及固件的下载。

代码的获取请翻阅到底部，或点击“阅读原文”，转载请注明出处。

任务需求及分析

我选择的是任务四：制作一个调试器

树莓派团队提供了一个PicoProbe项目用于调试，同时提供了他们修改过的OpenOCD。由于PicoProbe的兼容性有限，仅支持他们修改过的OpenOCD，对于Keil、pyOCD以及OpenOCD原项目等的支持不佳，我这边选择了移植DAPLink，原仓库地址ARMmbed/DAPLink：https://github.com/ARMmbed/DAPLink。

当然也可以使用CMSIS_5/CMSIS/DAP/Firmware at develop · ARM-software/CMSIS_5（https://github.com/ARM-software/CMSIS_5/tree/develop/CMSIS/DAP/Firmware）这个仓库的源码，这个似乎更为简单。两个都是ARM提供的固件，ARMmbed的似乎实现了一个环形池和WEBUSB等好多内容，虽然我本次移植并没使用，CMSIS库中的例程更为简洁易懂。

ARM团队去年1月还在PicoProbe项目的issue中提到了要使DAPLink支持RP2040，似乎暂时还咕咕咕着。

练手项目：USB-CDC

选择USB-CDC作为练手一方面是因为它不是一个调试器的必备选项，但是常见的调试器大多在版本迭代中加上了这个功能；另一方面是它可以让我们对tinyUSB有个初步的了解。例程如下，去掉第二个串口即可：

主要函数如下：


// USB->LINK回调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回调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();}
// 检测到上位机串口助手开启串口回调void tud_cdc_line_state_cb(uint8_t itf, bool dtr, bool rts) {    VCOM_Init();}

CDC在Windows10上免驱，打开设备管理器即可看到串口设备

回环测试：

和CH340收发测试：

移植DAPLink

注：在此仅实现了基于HID传输的DAPLink，暂未实现基于Bulk传输的DAPLink。

USB配置

这一步可以参考TinyUSB的例程：

在tinyUSB的tusb_config.h文件中使能和添加这些宏：


#define CFG_TUD_HID               1#define CFG_TUD_HID_EP_BUFSIZE    64

在usb_descriptors.h文件中参照例程修改


//--------------------------------------------------------------------+// 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        )};

文件复制

dap中负责处理usb发来的数据并控制io口输出的文件主要就是以下几个：

DAP主要处理下发的命令，SW_DP和JTAG_DP主要将命令发送出去，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里面的一些函数和宏定义，基本就是把接口适配一下。接口适配时更推荐使用接近底层的寄存器或是直接能就地解析的inline函数写法来提升效率。本次移植中有几个适配RP2040的点：RESET原本设计为开漏输出，由于RP2040似乎没有开漏输出，在这里需稍加修改。DAP原本的原理图将SWDIO的输入和输出分为了两个IO，用100R进行了相连。为了适配GameKit，将其并为了一个IO。

代码较多，在此贴一个例子。


__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任务接口配置

USB在接收到hid数据后会进入tud_hid_set_report_cb函数，具体可参考hid例程。在这里不同的项目有着不同的处理方式，ARMmbed版本实现了一个环形缓冲区，CMSIS库中收到数据后主要调用了DAP_ExecuteCommand函数。我这边还是简单地使用DAP_ExecuteCommand函数进行了处理。


// 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);}