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關于CMSIS-DAPCMSIS-DAP是支持訪問?CoreSight 調試訪問端口（DAP）的固件規范和實現，以及各種Cortex處理器提供CoreSight調試和跟蹤。
CMSIS-DAP固件作為源代碼提供，并且可以完全配置為新的調試單元。
這里相關的更多內容，可以參看我之前分享過的一篇文章：Cortex-M軟件接口標準CMSIS那些重要內容。
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CMSIS-DAP固件CMSIS-DAP固件Arm以源碼形式提供，不存在版權問題（因為針對Arm Cortex處理器，他們還希望更多人使用）。
（目前MDK V5.33，CMSIS版本為5.7.0）
3.源碼描述
從文件目錄可以看出，官方源碼提供了一些模板和例子。
目前只提供了LPC處理器的例子，如果你有這個處理器對應的板卡，可以直接使用該源碼做一個下載調試器。（下面就針對于LPC這個例子進行“改裝”）
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配置利用STM32CubeMX圖形化配置工具，幫助用戶選擇單片機引腳的功能，并自動生成外設初始化代碼。配置了USB、SPI1和USART1，并選擇了USB的Custom HID middleware模式。GPIOB10到GPIO15被配置為JTAG調試需要的引腳。GPIOC13用于驅動單片機上的LED燈。
ST公司也開發了他們自己的JTAG調試器——STLink。當然它并不是必要的，你也可以使用J-Link或者其他種類的調試器。STLink的驅動和程序可以在ST官網上下載。在網站里還有一個基于Eclipse開發環境開發的IDE，STM32CubeMX也被包含其中。我選擇的IDE是基于CodeBlocks的Embitz，IDE中的arm_none_eabi_gcc版本是5.4.1。在我完成我的CMSIS-DAP之前，我必須使用STLink來調試我的代碼。現在我在使用新做出來的CMSIS-DAP結合OpenOCD進行日常的開發。
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從CMSIS-DAP的源碼開始源碼可以在官網下載：
https://github.com/ARM-software/CMSIS_5
也可以直接在?Keil MDK?安裝目錄下獲取:
C:\Keil_v5\ARM\Packs\ARM\CMSIS\5.7.0\CMSIS\DAP
將從示例V1的頭文件 DAP_config.h 開始分析。
選擇LPC-Link-II V1作為我的參考是因為它是通過USB HID實現的（V2是通過WinUSB實現）。我分析的第一個文件是DAP_Config.h。第一個關鍵位置如下：
#ifdef _RTE_#include "RTE_Components.h"#include CMSIS_device_header#else#include "device.h"#endif
不用RTE的相關文件，創建我自己的device.h。
我將參數CPU_CLOCK重定義為72000000(72MHz)。根據文件里的注釋，參數DAP_PACKET_SIZE必須重新定義為64U。我把SWO_UART改為0，這讓我的工作輕松不少。參數TIMESTAMP_CLOCK也要重定義為72000000。LPC-Link-II使用Cortex-M3 的 DWT模塊實現時間戳（TIMESTAMP），這也是為什么我想在CubeMX中嘗試配置STM32F103的DWT。最后我自己寫了一小段代碼來實現這個功能（在device.c中）：
CoreDebug->DEMCR |= CoreDebug_DEMCR_TRCENA_Msk;
/**
* On Cortex-M7 core there is a LAR register in DWT domain.
* Any time we need to setup DWT registers, we MUST write
* 0xC5ACCE55 into LAR first. LAR means Lock Access Register.
*/
DWT->CYCCNT = 0;
DWT->CTRL |= DWT_CTRL_CYCCNTENA_Msk;我定義的引腳和NXP LPCxx的完全不同。我為STM32F103重寫了所有的引腳的操作代碼。在DAP_Config.h這個文件中還有一些奇怪的地方，比如：
// SWCLK/TCK I/O pin -------------------------------------
/** SWCLK/TCK I/O pin: Get Input.
\return Current status of the SWCLK/TCK DAP hardware I/O pin.
*/
__STATIC_FORCEINLINE uint32_t PIN_SWCLK_TCK_IN (void) {
return ((LPC_GPIO_PORT->PIN[PIN_SWCLK_TCK_PORT]>>PIN_SWCLK_TCK_BIT) & 1U);
}我不明白為什么DAP的代碼里需要讀取SWCLK/TCK引腳的電平，這個引腳明明是被配置為推挽輸出來產生時鐘信號輸送給JTAG從機的。從上面列出來的代碼可以看出，它是希望返回當前引腳的電平值，我的實現方式稍微有點不同：
__STATIC_FORCEINLINE uint32_t PIN_SWCLK_TCK_IN (void) {
return (uint32_t)(JTAG_TCK_GPIO_Port->ODR & JTAG_TCK_Pin ? 1:0);
}我返回的是當前引腳的輸出值。我不確定這是否正確。在整個代碼中，這句話只被DAP.c中的一個叫DAP_SWJ_Pins的函數調用了兩次。我猜測DAP_SWJ_Pins這個函數是用來測試IO口是否工作正常的。
另一個奇怪的地方是PIN_nRESET_OUT：
/** nRESET I/O pin: Set Output.
\param bit target device hardware reset pin status:
- 0: issue a device hardware reset.
- 1: release device hardware reset.
*/
__STATIC_FORCEINLINE void PIN_nRESET_OUT (uint32_t bit) {
if (bit) {
LPC_GPIO_PORT->DIR[PIN_nRESET_PORT] &= ~(1U <LPC_GPIO_PORT->CLR[PIN_nRESET_OE_PORT] = (1U <} else {
LPC_GPIO_PORT->SET[PIN_nRESET_OE_PORT] = (1U <LPC_GPIO_PORT->DIR[PIN_nRESET_PORT] |= (1U <}
} 為猜測release的意思可能是將nRESET引腳重新配置為一個失能的引腳。我的代碼如下：
__STATIC_FORCEINLINE void PIN_nRESET_OUT (uint32_t bit) {
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = { 0};
if ((bit & 1U) == 1) {
JTAG_nRESET_GPIO_Port->BSRR = JTAG_nRESET_Pin;
GPIO_InitStruct.Pin = JTAG_nRESET_Pin;
GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT;
GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;
HAL_GPIO_Init(JTAG_nRESET_GPIO_Port, &GPIO_InitStruct);
} else {
JTAG_nRESET_GPIO_Port->BRR = JTAG_nRESET_Pin;
GPIO_InitStruct.Pin = JTAG_nRESET_Pin;
GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_OD;
GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLUP;
GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;
HAL_GPIO_Init(JTAG_nRESET_GPIO_Port, &GPIO_InitStruct);
}
}給你一個特殊的提示：
你可能在一些地方看見我寫了
if(...)之類的代碼，像下面這樣：
if ((bit & 1U) == 1) {
...
} else {
...
}我使用參數
bit的最低位是因為有時候這個bit既不是0也不是1，它可能是2或者其他奇怪的值，所以不要把你的代碼寫成這樣：
if (bit) {
...
} else {
...
}這會出問題的！
osObjects.h
#ifndef __osObjects_h__
#define __osObjects_h__
#include "cmsis_os2.h"
#ifdef osObjectsExternal
extern osThreadId_t DAP_ThreadId;
#else
extern osThreadId_t DAP_ThreadId;
osThreadId_t DAP_ThreadId;
#endif
extern void DAP_Thread (void *argument);
extern void app_main (void *argument);
#endif /* __osObjects_h__ */這是一個很簡單的頭文件。但它引用了另一個叫做cmsis_os2.h的頭文件，這是CMSIS庫的一部分，但我沒有沒有從CMSIS庫中復制到我的工程中，因為并不是其中所有的內容我都需要。我選擇寫一個“假”的cmsis_os2.h頭文件而不是直接使用原有的頭文件。這里還有另一個叫做DAP.h的頭文件，它屬于DAP的核心模塊，在這里面引用了cmsis_compiler.h文件，這也是CMSIS庫的一部分。毫無疑問，我也寫了一個“假”的cmsis_compiler.h。分析到現在，我需要創建三個頭文件（device.h&cmsis_os2.h&cmsis_compiler.h）來實現我的DAP工程。
接下來我會對main.c和USBD_User_HID_0.c做一些一些簡單的介紹。
main.c
我在盡可能地精簡我下載下來的這些源文件，所以我也沒有要示例工程中的rl_usb.h文件。于是我還需要一個頭文件來定義一些關于USB通信的函數和參數。這里有一些來自CMSIS RTOS庫的函數，其中最重要的一個是osThreadNew，在我的工程中我把它實現如下：
osThreadId_t osThreadNew(void (*func)(void *), void * n, void * ctx)
{
(void)n;
(*func)(ctx);
return 0;
}我直接“跳轉”到本需要被創建的線程函數中，這就意味著main.c中的osKernelGetState&osKernelStart&osDelay三個函數永遠不會被執行。下一個重要的函數是USBD_Configured，我將在使用STM32CubeMX生成初始化代碼那一節解釋這個函數。
USBD_User_HID_0.c
我移除了RTE\USB\USBD_Config_HID_0.h并在我自己的rl_usb.h中重新定義了USBD_HID0_OUT_REPORT_MAX_SZ?&?USBD_HID0_IN_REPORT_MAX_SZ兩個參數。
USB HID通信的核心是由兩個接口中斷函數管理的兩個循環隊列：
int32_t USBD_HID0_GetReport (uint8_t rtype, uint8_t req, uint8_t rid, uint8_t *buf) {
(void)rid;
switch (rtype) {
case HID_REPORT_INPUT:
...
break;
}
return (0);
}bool USBD_HID0_SetReport (uint8_t rtype, uint8_t req, uint8_t rid, const uint8_t *buf, int32_t len) {
(void)req;
(void)rid;
switch (rtype) {
case HID_REPORT_OUTPUT:
...
break;
}
return true;
}當上位機向DAP發送OUTPUT REPORT報文后，DAP會調用USBD_HID0_SetReport函數，該參數的輸入形參rtype必須為HID_REPORT_OUTPUT。當DAP成功向上位機發送INPUT REPORT報文時，函數USB_HID0_GetReport被調用，該函數的輸入形參rtype必須為HID_REPORT_INPUT，并且形參req必須為USBD_HID_REQ_EP_INT。這意味著我們所有的報文必須通過64B數據包大小的USB中斷端點傳輸。
線程DAP_Thread只是一個命令判斷選擇器。在這個函數中有一個很重要的語句：
USBD_HID_GetReportTrigger(0U, 0U, USB_Response[n], DAP_PACKET_SIZE);我們必須實現一個叫做USBD_HID_GetReportTrigger的函數來想上位機發送INPUT REPORT。
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使用STM32CubeMX生成初始化代碼在我的單片機上有一個8MHz的晶振，所以我選擇HSE為時鐘信號源。PLLMul配置為x9，得到72MHz的PLLCLK，提供給CPU和AHB/APB2總線，提供給APB1總線的PCLK1配置為36MHz。USB預分頻配置為1.5分頻，得到48MHz的USB時鐘。SPI1配置為Full-Duplex Master，舍去NSS信號，USART1配置為Asynchronous。USB設備進一步配置為Custom HID Class，USBD_CUSTOMHID_OUTREPORT_BUF_SIZE設置為64 Bytes。
注意：
我沒有修改設備的VID和PID。但我猜測有些上位機軟件會檢測這兩個ID
如果你發現你的軟件不能識別我這個CMSIS-DAP，或許你需要恰當的VID和PID。可以試試示例代碼中的VID/PID，它在一個叫做USBD_Config_0.c的文件中，我的工程中沒有這個文件。
有STM32CubeMX生成的代碼需要一些修改。在usbd_customhid.h中，CUSTOM_HID_EPIN_SIZE和CUSTOM_HID_EPOUT_SIZE必須設置為0x40U。我把CUSTOM_HID_FS_BINTERVAL改為0x01來嘗試提升HID的通信速度。
在_USBD_CUSTOM_HID_Itf結構體中，我新增了一個成員：
typedef struct _USBD_CUSTOM_HID_Itf
{
uint8_t *pReport;
int8_t (* Init)(void);
int8_t (* DeInit)(void);
int8_t (* OutEvent)(uint8_t event_idx, uint8_t state);
/* I add an extra interface func below. Zach Lee */
int8_t (* InEvent)(uint8_t event_idx, uint8_t state);
} USBD_CUSTOM_HID_ItfTypeDef;當INPUT REPORT報文成功發給上位機時，InEvent函數應當被調用，所以usbd_customhid.c中的USBD_CUSTOM_HID_DataIn函數需要修改如下：
static uint8_t USBD_CUSTOM_HID_DataIn(USBD_HandleTypeDef *pdev,
uint8_t epnum)
{
/* Ensure that the FIFO is empty before a new transfer, this condition could
be caused by a new transfer before the end of the previous transfer */
USBD_CUSTOM_HID_HandleTypeDef *hhid = (USBD_CUSTOM_HID_HandleTypeDef *)pdev->pClassData;
hhid->state = CUSTOM_HID_IDLE;
/* I add a new interface func in the structure USBD_CUSTOM_HID_ItfTypeDef. Zach Lee */
((USBD_CUSTOM_HID_ItfTypeDef *)pdev->pUserData)->InEvent(hhid->Report_buf[0],
hhid->Report_buf[1]);
return USBD_OK;
}設備描述符CUSTOM_HID_ReportDesc_FS被定義在usbd_suctom_hid_if.c中，我定義了一個簡單的描述符：
/** Usb HID report descriptor. */
__ALIGN_BEGIN static uint8_t CUSTOM_HID_ReportDesc_FS[USBD_CUSTOM_HID_REPORT_DESC_SIZE] __ALIGN_END =
{
/* USER CODE BEGIN 0 */ /* A minimal Report Desc with INPUT/OUTPUT/FEATURE report. Zach Lee */
0x06,0x00,0xFF, /* Usage Page (vendor defined) ($FF00) global */
0x09,0x01, /* Usage (vendor defined) ($01) local */
0xA1,0x01, /* Collection (Application) */
0x15,0x00, /* LOGICAL_MINIMUM (0) */
0x25,0xFF, /* LOGICAL_MAXIMUM (255) */
0x75,0x08, /* REPORT_SIZE (8bit) */
// Input Report
0x95,64, /* Report Length (64 REPORT_SIZE) */
0x09,0x01, /* USAGE (Vendor Usage 1) */
0x81,0x02, /* Input(data,var,absolute) */
// Output Report
0x95,64, /* Report Length (64 REPORT_SIZE) */
0x09,0x01, /* USAGE (Vendor Usage 1) */
0x91,0x02, /* Output(data,var,absolute) */
// Feature Report
0x95,64, /* Report Length (64 REPORT_SIZE) */
0x09,0x01, /* USAGE (Vendor Usage 1) */
0xB1,0x02, /* Feature(data,var,absolute) */
/* USER CODE END 0 */
0xC0 /* END_COLLECTION */
};可能Feature Report在CMSIS-DAP中不是必要的，就留著它吧。
我在這個C文件中還實現了一個新的接口函數CUSTOM_HID_InEvent_FS：
static int8_t CUSTOM_HID_InEvent_FS(uint8_t event_idx, uint8_t state); /* An extra interface func. */
USBD_CUSTOM_HID_ItfTypeDef USBD_CustomHID_fops_FS =
{
CUSTOM_HID_ReportDesc_FS,
CUSTOM_HID_Init_FS,
CUSTOM_HID_DeInit_FS,
CUSTOM_HID_OutEvent_FS,
/* I add an extra interface func below. Zach Lee */
CUSTOM_HID_InEvent_FS
};extern void USBD_OutEvent(void); /* Implemented in file "device.h" */
static int8_t CUSTOM_HID_OutEvent_FS(uint8_t event_idx, uint8_t state)
{
/* USER CODE BEGIN 6 */
USBD_OutEvent(); /* OUTPUT REPORT was received. Zach Lee */
return (USBD_OK);
/* USER CODE END 6 */
}
extern void USBD_InEvent(void); /* Implemented in file "device.h" */
static int8_t CUSTOM_HID_InEvent_FS(uint8_t event_idx, uint8_t state)
{
/* USER CODE BEGIN extra */
USBD_InEvent(); /* INPUT REPORT has been sent. Zach Lee */
return (USBD_OK);
/* USER CODE END extra */
}CUSTOM_HID_Init_FS和CUSTOM_HID_DeInit_FS兩個函數被實現為使能/失能DAP功能：
extern void USBD_HID0_Initialize (void);
static int8_t CUSTOM_HID_Init_FS(void)
{
/* USER CODE BEGIN 4 */
USBD_HID0_Initialize(); /* Initialize USB communication of DAP. Zach Lee */
return (USBD_OK);
/* USER CODE END 4 */
}
extern void USBD_HID0_Uninitialize (void);
static int8_t CUSTOM_HID_DeInit_FS(void)
{
/* USER CODE BEGIN 5 */
USBD_HID0_Uninitialize(); /* Uninitialize. Zach Lee */
return (USBD_OK);
/* USER CODE END 5 */
}6
編寫將所有源代碼關聯起來的橋梁為了移除CMSIS RTOS，我寫了一些函數來模擬RTOS：
/**
* Replace CMSIS RTOS api
*/
static volatile int osFlags; /* Use "volatile" to prevent GCC optimizing the code. */
void osKernelInitialize(void)
{
osFlags = 0;
return;
}
int osThreadFlagsWait(int mask, int b, int c)
{
(void)b;
(void)c;
int ret;
while((osFlags&mask) == 0)
{
;
}
ret = osFlags; osFlags &= ~mask;
return ret;
}
void osThreadFlagsSet(int tid, int f)
{
(void)tid;
osFlags |= f;
return;
}函數USBD_Configured和USBD_HID_GetReportTrigger實現如下：
intUSBD_Configured(int n){
(void)n;
return(hUsbDeviceFS.dev_state == USBD_STATE_CONFIGURED ?1:0);}void USBD_HID_GetReportTrigger(int a, int b, void * report, int len)
{
(void)a;
(void)b;
if (USBD_OK != USBD_CUSTOM_HID_SendReport(&hUsbDeviceFS, report, len))
{
;
}
return;
}函數USBD_CUSTOM_HID_SendReport是由STM32CubeMX生成的，它被定義在usbd_customhid.c中，我自己的事件句柄如下：
bool USBD_HID0_SetReport (uint8_t rtype, uint8_t req, uint8_t rid, const uint8_t *buf, int32_t len);
void USBD_OutEvent(void)
{
USBD_CUSTOM_HID_HandleTypeDef *hhid = (USBD_CUSTOM_HID_HandleTypeDef *)hUsbDeviceFS.pClassData;
USBD_HID0_SetReport(HID_REPORT_OUTPUT, 0, 0, hhid->Report_buf, USBD_CUSTOMHID_OUTREPORT_BUF_SIZE);
}
int32_t USBD_HID0_GetReport (uint8_t rtype, uint8_t req, uint8_t rid, uint8_t *buf);
void USBD_InEvent(void)
{
int32_t len;
USBD_CUSTOM_HID_HandleTypeDef *hhid = (USBD_CUSTOM_HID_HandleTypeDef *)hUsbDeviceFS.pClassData;
if ((len=USBD_HID0_GetReport(HID_REPORT_INPUT, USBD_HID_REQ_EP_INT, 0, hhid->Report_buf)) >0)
{
USBD_HID_GetReportTrigger(0, 0, hhid->Report_buf, len);
}
}注意：
在DAP.h中，這里有個名為PIN_DELAY_SLOW的函數，它原本的實現是這樣的：
__STATIC_FORCEINLINE void PIN_DELAY_SLOW (uint32_t delay) {
uint32_t count;
count = delay;
while (--count);
}這里的空循環
while (–count);會被GCC優化。我在StackOverflow中找到了一個好點子，它能正常工作但不是太合適，你有更好的方法嗎？
__STATIC_FORCEINLINE void PIN_DELAY_SLOW (uint32_t delay) {
uint32_t count;
count = delay;
while (--count) {
/**
* Empty loop will be totally omitted by GCC.
* Search "How to prevent GCC from optimizing out a busy wait loop?" @ StackOverflow.
* This solution isn't portable. Zach Lee
*/
__ASM("");
}
}至此，相關源碼就介紹完畢，源碼文件：
http://wiki.geniekits.com/downloads
參考來源： http://wiki.geniekits.com/doku.php?id=usb_express:cmsis-dap https://blog.csdn.net/qq_21506881/article/details/102633184
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