SWD协议通信的简单总结

对SWD协议做一个简单的总结

SWD协议

1.SWD协议框图

SWD协议可以配置单片机内部几乎所有的寄存器。整个SWD过程是分级进行的，时钟信号由SWCLK 管脚输入，数据信号从SWDIO管脚输入输出。首先HOST对SW-DP进行操作，确定AP寄存器的参数，达到对Cortex Memory Map进行操作。
Debug Access Port(DAP)由两部分组成：
Debug Port(DP)
Memory Access Port(MEM-AP)(AP)

2.DAP寄存器

1、DP寄存器

IDCODE：识别码寄存器，用于识别SW-DP。ID：0x0BB11477(M0)
ABORT：中止寄存器，强制AP事务中止。在通信中，若发生粘性错误位置1(ack = 4)。将0b1写入ABORT中，会生成一个DAP中止使当前AP事务中止。
CTRL_STAT_W/R：控制状态寄存器，用于控制和获取有关DP的状态信息。
SELECT：AHB-AP选择寄存器，选择要访问的端口(AP)和AP中的bank地址和DP的bank地址。
RDBUFF：读缓冲寄存器，在SW-DP上，RDBUFF显示了在上一次AP读取期间捕获的数据，允许重复返回值而不生成新的AP访问。

2、AP寄存器

CSW_W：控制/状态字寄存器，CSW配置和控制通过MEM-AP访问连接的内存系统。size：32bit-0b010；16bit-0b001
TAR_W：传送地址寄存器，TAR保存要通过AP访问的内存地址。
DRW_W/R：数据读/写寄存器，DRW将AP访问中传递的值直接映射到TAR中指定的地址的一个或多个内存访问。
IDR：识别寄存器，IDR标识访问的端口

3.读/写时序及命令

1、SWD时序

1)成功的写时序 (烧录器往DP或MEM-AP寄存器的写操作)

2)成功的读时序 (指烧录器读取DP或MEM-AP寄存器的数据)

3)DAP没准备好，响应WAIT给HOST，此次通讯结束

4)DAP出错，响应FAULT给HOST，此次通讯结束

2、SWD命令详情

1)主机 HOST 发出的请求由 8bit 组成

Bit0：Start，固定为 1。
Bit1：APnDP，0表示访问 DP 寄存器，1 表示访问 MEM-AP 寄存器。
Bit2：RnW，0表示写请求，1表示读请求。
Bit[4:3]：地址值A[3:2]，存放DP/AP寄存器的地址。
Bit5：Parity，用于表示由{APnDP，RnW, A[2:3]}组成这四位数的奇偶总个数。
Bit6：Stop，固定为0。
Bit7：Park，固定为1。

2)Target返回的ACK值由3bit组成
ACK[0:2]==001，表示FAULT
ACK[0:2]==010，表示WAIT
ACK[0:2]==100，表示OK response

3)数据由32bit有效数据 + 1bit数据的奇偶校验位组成

chip连接

1.获取芯片ID

SWD协议的操作步骤：
1、SWD初始化步骤：
a)初始化IO口，SWCLK和SWIO设置为输出模式，保持SWDIO=1，保证Host连续发送至少50个“1”，使得Target进行Line Reset。

b)发送JTAG to SWD命令，0x79、0xE7两个byte(在ARM-Debug_Interface官方文档中可以查到)，随后再发送一次line reset操作。

c)至少发送两个Idle信号，保持SWDIO=0。
d)读取Chip ID，从而完成SWD初始化操作。此时只能访问DP寄存器组，AP寄存器组还无法访问。
2、解锁AP
步骤如下：
1)CTRL/STAT寄存器写入0x50000000 (第28位和第30位)，开启debug port及其时钟
2)SELECT寄存器写入的数据为0x000000F0，bank：0xF
3)读取IDR寄存器(addr = 0xFC)的数据并验证
4)SELECT寄存器写入的数据为0x00000000，bank：0x0
5)CSW寄存器写入0x00000002，data_size：32bit
注意：
1、CTRL/STAT寄存器：

CSYSPWRUPREQ：System powerup request
CDBGPWRUPREQ：Debug powerup request
2、SELECT寄存器：

APSEL=0X00表示AHB访问；APBANKSEL：选择当前AP的bank地址。
3、读取IDR寄存器的数值时，需要两次，第一次是dummy read，第二次读取到的才是正确的数据。(第二次也可以读RDBUFF寄存器)
4、CSW寄存器：

Size：访问MEM-AP的数据类型的大小
其中：寄存器的数据是32bit–0b010，编程写入Flash的数据是16bit–0b001。

2.读/写操作

如果想要写入/读出MCU内部Flash的数值，需要用到两个AP寄存器：TAR(The Transfer Address Register)和DRW(The Data Read/Write Register)。

1、写操作

1)在TAR_W寄存器中写入要访问的内存地址数值 (addr = 0x08000000)
2)在DRW_W寄存器中写入要往内存中写入的数据 (data = 0x12345678)

2、读操作

1)在TAR_W寄存器中写入要访问的内存地址数值 (addr = 0x08000000)
2)从DRW_R寄存器中读取要访问的内存中存放的数据
3)从RDBUFF寄存器(DP)中读取数据/从DRW_R寄存器(AP)中读取数据

注意：
由于读取AP寄存器的特殊性，当读取AP寄存器时，返回的数据是上一次传输的值。也就是说，有两种方式可以得到正确的 AP 寄存器的值。
发送两次读DRW寄存器的操作
发送一次读DRW寄存器的操作(读取上一周期的数据)，再发送一次读RDBUFF寄存器的操作(读取自己需要的数据)
总的来说，读写DP寄存器没有迟滞，不需要读写两次。读取AP寄存器，有迟滞，第一次读AP，是上一周期的值，第二次读AP才是想要的值。写AP寄存器，没有迟滞。如TAR，DRW只需要写一次即可写进去。