如何自己制作一块CMSIS-DAP/DAPLink

发表于 2025-6-24 21:32

硬件要求：

ARM Cortex-M 内核：CMSIS-DAP 协议本身是为 ARM Cortex 处理器设计的调试接口，因此单片机必须是 ARM Cortex-M 系列（如 M0, M0+, M3, M4, M23, M33 等）。新唐有丰富的 Cortex-M 产品线（如 M0 的 NUC100/200, M0+ 的 M251/M261, M4 的 M480 等），满足这个核心要求。

USB 接口：需要支持 USB Device 模式（全速 FS 或高速 HS）。大部分新唐 Cortex-M 单片机都集成了 USB 2.0 FS 控制器（如 NUC12x, NUC13x, M251, M480 等）。

足够的资源：需要足够的 Flash (>= 64KB) 和 RAM (>= 16KB) 来运行 DAPLink 固件及其协议栈。

GPIO：需要足够的 GPIO 引脚来实现 SWD/JTAG 接口（至少需要 SWCLK, SWDIO, nRESET, GND，可选 TDI, TDO, TCK, TMS 等）。

软件要求：

CMSIS-DAP/DAPLink 固件支持：这是最大的挑战。官方 DAPLink 仓库 (ARMmbed/DAPLink) 目前没有直接支持任何新唐单片机作为 HIC (Hardware Interface Chip) 的现成移植。

需要移植工作：你必须基于 DAPLink 的开源代码，为新唐选定的单片机型号进行移植。这涉及：

HAL (硬件抽象层) 适配：实现底层 GPIO 控制（SWD/JTAG 时序）、时钟、中断等。

USB 协议栈集成：将 DAPLink 的 USB HID (用于调试命令) 和 CDC (用于串口) 功能与新唐的 USB 驱动对接。新唐通常提供自己的 USB Device 库和示例。

Flash 编程算法：如果希望调试器支持通过它对新唐自身或其他 ARM 芯片进行烧录 (而不仅仅是调试)，还需要实现或集成相应的 Flash 编程算法（这部分在 DAPLink 中通常独立于 HIC）。

构建系统适配：将移植的代码整合到 DAPLink 的构建系统（CMake）中。

发表于 2025-6-24 21:33

选择具体型号：挑选一款满足硬件要求且你熟悉的新唐 Cortex-M 单片机。推荐选择：

资源较丰富的型号（如 M480 系列），开发调试更从容。

有官方成熟 USB 库和示例的型号（新唐大部分带 USB 的型号都有）。

开发板易得的型号（如 NuMaker 系列开发板），方便前期验证。

研究 DAPLink 架构：

仔细阅读 DAPLink 的官方文档：https://armmbed.github.io/DAPLink/

研究 source/daplink 目录结构，重点关注：

interface：CMSIS-DAP 命令解析和响应核心。

hic_hal：硬件抽象层接口定义（你需要实现这个）。

projects.yaml：构建配置，需要添加你的新板子和 HIC。

学习现有 HIC 的实现（如 hic_hk32f103m, hic_stm32f103xb, hic_stm32f072xb, hic_rp2040）。它们是很好的参考模板。

搭建开发环境：

安装 Python (DAPLink 脚本依赖)。

安装 ARM GCC 工具链。

安装 CMake。

克隆 DAPLink 仓库：git clone https://github.com/ARMmbed/DAPLink.git

创建新 HIC 目标：

在 hic_hal 下创建一个新目录（如 hic_nuvoton_m480）。

根据 hic_hal/template 或参考现有 HIC 实现，创建必要的文件：

IO_Config.h：定义引脚映射（SWDIO, SWCLK, nRESET, LED, 按钮等）。

target_board.h/c：定义板级信息（名称、ID、是否提供目标板电源等）。

target_family.h：定义目标芯片系列。

gpio.h/c：实现 GPIO 的初始化、读写函数（特别是 SWDIO/SWCLK 的位操作）。

uart.h/c：如果支持串口桥接，实现 UART 驱动。

usb.h/c：核心难点。实现 USB 初始化、控制传输处理、HID 端点报告发送/接收、CDC 端点数据收发。需要调用新唐的 USB Device 库。

timing.h/c：实现延时函数（用于 SWD 时序）。

flash_manager.h/c：如果支持板载 Flash 编程（作为 MSD 拖拽烧录），需要实现 Flash 操作函数（擦除、编程）。否则可以先不实现或留空。

reset.h/c：实现复位控制（控制目标板的 nRESET 引脚）。

power.h/c：如果支持控制目标板电源，实现相关函数。

修改 projects.yaml，添加你的新板子和 HIC 配置。

集成新唐 SDK/USB 库：

将新唐官方提供的该型号单片机的标准外设库（特别是 USB Device 库）集成到你的 HIC 目录中，或者将其路径包含到构建系统中。

修改新唐 USB 库的底层（如中断处理、端点配置），使其适配 DAPLink 的 USB HID 和 CDC 需求。DAPLink 要求特定的报告描述符和端点配置。

编译与调试：

使用 CMake 和 progen 工具生成对应 IDE（如 Keil, IAR）或 Makefile 的项目。

编译固件。

使用另一个调试器（如 J-Link, ST-Link, 或另一个 DAPLink）烧录和调试你的新固件到新唐开发板上。

重点调试：

USB 枚举是否成功（电脑能否识别到 CMSIS-DAP/DAPLink 设备）。

HID 报告通信：能否响应基本的 CMSIS-DAP 命令（如 DAP_Info）。

SWD/JTAG 引脚操作：能否正确产生时钟和读写数据（用逻辑分析仪观察）。

nRESET 控制：能否正确复位目标板。

（可选）串口桥接功能。

（可选）MSD 拖拽烧录功能。

硬件设计：

一旦固件在开发板上调试稳定，可以设计一个专用 PCB，包含：

新唐单片机及其最小系统（时钟、复位、电源、去耦）。

USB 连接器（Type-C 或 Micro-B）。

标准的调试接口连接器（10-pin JTAG, 4-pin SWD）。

LED 状态指示。

可选：目标板供电控制电路（LDO 或开关）、电压选择跳线。

发表于 2025-6-24 21:33

挑战与注意事项
移植工作量大：这是最大的挑战。USB 协议栈集成和确保稳定的 SWD/JTAG 时序尤其需要耐心和调试技巧。需要对 USB 协议和 ARM 调试接口有较深理解。

时序要求： CMSIS-DAP 对 SWD/JTAG 操作的实时性有一定要求（尤其是自适应时钟模式）。需要优化 GPIO 操作速度，可能涉及汇编或紧密循环。

USB 稳定性：确保 USB 通信可靠，不丢包，正确处理所有控制请求和端点中断。

社区支持有限：不像 STM32 或 RP2040 那样有大量现成的 DAPLink 移植参考和社区讨论。遇到问题可能需要更深入地阅读 DAPLink 源码和新唐手册。

官方支持：新唐官方不提供 DAPLink 移植支持，你需要完全自行完成或依赖社区（如果恰好有人做过）。

[牛人杂谈] 如何自己制作一块CMSIS-DAP/DAPLink

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