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DAP-LINK之debugprobe调试器介绍

创作时间:

作者:

@小白创作中心

DAP-LINK之debugprobe调试器介绍

引用

CSDN

https://blog.csdn.net/weixin_42880082/article/details/146158345

DAP-LINK调试器是嵌入式系统开发中常用的硬件调试工具，而基于RP2040/RP2350的debugprobe项目则为开发者提供了一个开源且功能强大的选择。本文将详细介绍该项目的功能、使用方法以及性能优化技巧，帮助读者更好地利用这一工具进行嵌入式系统开发。

DAP-LINK之debugprobe调试器介绍

📍项目地址：
https://github.com/raspberrypi/debugprobe
🎈debugprobe官方文档介绍（包含原理图）：
https://www.raspberrypi.com/documentation/microcontrollers/debug-probe.html

目前该开源工程有2个版本主要是以RP2040/RP2350为主控的DAP-LINK调试器。RP2040/RP2350主控又可以分为
debugprobe
和
debugprobe_on_pico
版本。

🌿
debugprobe
版本：理论上支持以ARM内核的单片机，调试和下载程序使用。

🌿
debugprobe_on_pico
版本：以pico/pico2(RP2040/RP2350)最小系统板制作的，专门为
调试树莓派
用的，也就是目前ARM内核的RP2040/RP2350,不支持给其他ARM内核单片机调试和下载程序用。

基于RP2040制作的
debugprobe
版本调试器，目前个人测试，SWD接口除了支持自家的RP2040/RP2035 ARM内核的 MCU以外，目前手上有的ARM内核不同型号单片机，测试了STM32、AT32、WCH32、 GD32系列，以ARM为内核的不同单片机烧录和在线调试（Keil）功能使用都正常。其他ARM内核的单片机，理论上应该也都是支持的。

⚡基于RP2040制作的
Debug Probe
，如果主频超频一下，我觉得，应该可以成为目前众多DAP-LINK调试器中，主频运行最高的一款。项目默认的时钟主频是125MHz.DAP_SWD通讯实际使用的频率是有限的,实现的方法是基于RP2040的PIO功能，DAP_SWD频率自动适配。所以主时钟频率的高低对于DAP_SWD通讯速度上不会有提升，但是对于数据的处理会快一些。
🔖DAP-LINK最终的传输速度，手多方面因素影响，RP2040的USB硬件属于USB1.1 PHY, USB 2.0全速（Full Speed）模式，理论最大速率为 12 Mbps（1.5 MB/s）。而两个PIO功能用在了实现SWD传输上了，无法在USB输出上再提升硬件加速。即便是换做是RP2350硬件上也是使用的USB1.1。

提升debugprobe调试器性能

提高主频，默认RP2040主频运行在125MHz,可以超频到300MHz.

🎉个人曾测试过RP2040 主频超频300MHz主频,正常运行，部分用户有成功超频至 400 MHz 甚至更高，但这取决于具体硬件和散热条件。需要注意不是所有RP2040芯片都能轻松实现超频并造成运行，有些RP2040芯片因硬件体质差异，具体的超频范围不是确定的，一般超频270MHz以内基本都可以达到这个水平。频率再往上不确定。
👉有关RP2040主频超频内容，可以参考我的相关文章，自己验证超频功能。《RP2040 C SDK clocks时钟源配置使用》
🔬个人基于
debugprobe
此项目基础上，添加对时钟相关的配置，超频运行至300MHz,编译的固件并烧录做了测试，完全能运行，基于Keil给其它单片机做烧录和在线调试正常。我会在下面分享个人编译的固件。
串口1（4,5）打印：
🛠修改地方：
超频配置：


//main.c
  vreg_set_voltage(VREG_VOLTAGE_1_30); // 300MHz需要调压，如果<=270MHz不需要加这句
   set_sys_clock_khz(PLL_SYS_KHZ, true);

安全配置倍频方式：


 clock_configure(clk_sys,
    CLOCKS_CLK_SYS_CTRL_SRC_VALUE_CLKSRC_CLK_SYS_AUX,
    CLOCKS_CLK_SYS_CTRL_AUXSRC_VALUE_CLKSRC_PLL_USB,
    48 * MHZ,
    48 * MHZ);
   // 禁用 PLL_SYS
   pll_deinit(pll_sys);
     vreg_set_voltage(VREG_VOLTAGE_1_30); // 300MHz需要调压，如果270MHz不需要加这句 
     set_sys_clock_khz(PLL_SYS_KHZ, true);//设置系统时钟频率为300MHz,不安全函数
//      pll_init(pll_sys, 1, 1500 * MHZ, 6, 2);
// clock_configure(clk_sys,//设置系统时钟，设置源为PLL_SYS，辅助源为CLK_SYS_AUX，目标频率
//   CLOCKS_CLK_SYS_CTRL_SRC_VALUE_CLKSRC_CLK_SYS_AUX,
//   CLOCKS_CLK_SYS_CTRL_AUXSRC_VALUE_CLKSRC_PLL_SYS,
//   300 * MHZ,
//   300 * MHZ);


//DAP_config.h
/// Processor Clock of the Cortex-M MCU used in the Debug Unit.
/// This value is used to calculate the SWD/JTAG clock speed.300MHz:300000000U
#define CPU_CLOCK               300000000U      ///< Specifies the CPU Clock in Hz.

通过串口1打印主频测试代码：


 uint f_pll_sys = frequency_count_khz(CLOCKS_FC0_SRC_VALUE_PLL_SYS_CLKSRC_PRIMARY);
    // 将f_pll_sys的值通过uart1发送
    char freq_str[32];
    int len = snprintf(freq_str, sizeof(freq_str), "PLL SYS Frequency: %u kHz\n", f_pll_sys);
    uart_write_blocking(PROBE_UART_INTERFACE, (uint8_t *)freq_str, len);

📚主频超频300MHz工程：
🌿修改后的源码工程：
https://gitee.com/perseverance51/debugprobe

传输数据包
工程默认USB输入缓冲和输出缓冲数据包大小默认为64（DAP_PACKET_SIZE），修改为512或者1024.以及DAP_PACKET_COUNT默认为2.修改为4或8


//CMSIS_5\CMSIS\DAP\Firmware\Examples\LPC-Link-II\V1\USBD_User_HID_0.c
static uint8_t  USB_Request [DAP_PACKET_COUNT][DAP_PACKET_SIZE];  // Request  Buffer
static uint8_t  USB_Response[DAP_PACKET_COUNT][DAP_PACKET_SIZE];  // Response Buffer

参数配置在
include\DAP_config.h


/// Maximum Package Size for Command and Response data.
/// This configuration settings is used to optimize the communication performance with the
/// debugger and depends on the USB peripheral. Typical vales are 64 for Full-speed USB HID or WinUSB,
/// 1024 for High-speed USB HID and 512 for High-speed USB WinUSB.
#define DAP_PACKET_SIZE         1024U            ///< Specifies Packet Size in bytes.
/// Maximum Package Buffers for Command and Response data.
/// This configuration settings is used to optimize the communication performance with the
/// debugger and depends on the USB peripheral. For devices with limited RAM or USB buffer the
/// setting can be reduced (valid range is 1 .. 255).
#define DAP_PACKET_COUNT        4U              ///< Specifies number of packets buffered.2

📘基于RP2040制作debugprobe调试器说明

如果自己手上有pico板子，可以直接从仓库，下载对应版本的烧录文件烧录即可。

📍当前版本资源下载页：
https://github.com/raspberrypi/debugprobe/releases/tag/debugprobe-v2.2.1
.elf
后缀文件需要使用DAPLINK进行烧录。

.uf2
文件直接DFU模式下的虚拟U盘进行烧录。

🔰
debugprobe
和
debugprobe_on_pico
SWD引脚和电路差异

🌿
debugprobe
SWD接口原理图部分：
✨需要注意GPIO13是作为
SWDIO_IN_PIN
输入引脚，通过一个缓冲区芯片与
SWDIO_OUT_PIN
输出引脚相连的。如果个人制作，缓冲区芯片可以省略，但是R12和R13不能省掉,或者使用一个肖特基二极管替代。否则下载部分一些ARM内核型号的单片机会出现报错，这个坑我已经踩过了。
debugprobe\include\board_debug_probe_config.h


SWDIO  14
SWCLK  12

🌟如果自己编译源码获得固件，其引脚可以自己指定。
debugprobe_on_pico
制作的话，直接使用pico最新系统板烧录对应的程序即可。
debugprobe_on_pico
电路上没有上面的
debugprobe
的要求。使用SWD接口调试pico/pico2时，连接的引脚与
debugprobe
的不同.
debugprobe\include\board_pico_config.h

  
SWDIO  3
SWCLK  2

debugprobe项目如何自己编译

这里主要介绍 window环境下进行编译，如果是其他环境可以直接安装项目文档说明进行操作即可。
此项目工程需要
PICO-sdk
2.0版本或以上才行。
下载项目：


1. git clone https://github.com/raspberrypi/debugprobe
2. cd debugprobe
3.  git submodule update --init --recursive

🌟在windows环境下，推荐使用VSCode 配合官方插件
Raspberry Pi Pico
，这样可以免去一系列的环境部署和设置操作。
将项目从github上下载后，在项目文件夹内鼠标右键菜单，使用VSCode打开，如果安装了
Raspberry Pi Pico
插件，会弹出提示是否导入
Raspberry Pi Pico
工程。选择是即可导入。
默认编译生成的是
debugprobe
版本文件
编译其他型号和版本固件，在
CMakelist.txt
文件中修改：


option (DEBUG_ON_PICO "Compile firmware for the Pico instead of Debug Probe" OFF)
if (DEBUG_ON_PICO)
    target_compile_definitions (debugprobe PRIVATE
    DEBUG_ON_PICO=1
    )
    if (PICO_BOARD STREQUAL "pico")
        set_target_properties(debugprobe PROPERTIES
            OUTPUT_NAME "debugprobe_on_pico"
        )
    elseif (PICO_BOARD STREQUAL "pico2")
        set_target_properties(debugprobe PROPERTIES
            OUTPUT_NAME "debugprobe_on_pico2"
        )
    else ()
        message(SEND_ERROR "Unsupported board ${PICO_BOARD}")
    endif ()
endif ()

编译
DEBUG_ON_PICO
固件：


# 设置 DEBUG_ON_PICO 变量为 ON
set(DEBUG_ON_PICO ON)
# 注释掉 option
# option (DEBUG_ON_PICO "Compile firmware for the Pico instead of Debug Probe" OFF)
if (DEBUG_ON_PICO)
    target_compile_definitions (debugprobe PRIVATE
    DEBUG_ON_PICO=1
    )
    if (PICO_BOARD STREQUAL "pico")
        set_target_properties(debugprobe PROPERTIES
            OUTPUT_NAME "debugprobe_on_pico"
        )
    elseif (PICO_BOARD STREQUAL "pico2")
        set_target_properties(debugprobe PROPERTIES
            OUTPUT_NAME "debugprobe_on_pico2"
        )
    else ()
        message(SEND_ERROR "Unsupported board ${PICO_BOARD}")
    endif ()
endif ()