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SWD协议的研究及ARM程序下载器的设计 评分:

SWD协议的研究及ARM程序下载器的设计,讲的很详细的一篇说是论文。
The research of the Swd agreement and the Design of Program Downloader Based on ARM A Dissertation Submitted for the Degree of Master Candidate: Huang Yaping Supervisor: Prof Pan Yongcai HuBei university Wuhan china 学位论文使用投权书 本论文作者完全了解学校关于保存、使用学位论文的管理办法及规定,即学校有权 保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。本 人完全同意《中国博士学位论文全文数据库出版章程》、《中国优秀硕士学位论文仝文数 据库出版章程》(以下简称“章程”,见www.cnki.net),愿意将本人的学位论文提交中国 学术期刊(光盘版)电子杂忐社在《屮国博士学位论文全文数据库》、《中国优秀硕士学 位论文全文数据库》中全文发表和以电子、网络及其他数字媒体形式公开出版,并同意 编入CNKI《中国知识资源总库》,在《中国博硕士学位论文评价数据库》中使用和在 互联网上传播,同意按“章程”规定享受相关权益(请作者直接与杂志社联系,联系人: 栗老师;电话:010-6291817、62793176、62701179;通讯地址:北京清华大学邮局 84-48信箱采编中心邮编:100084)。 本授权书签署一式三份,交研究生处学位办。 学位论文作者签名: 导师签名: D12年与月日 湖北大学研究生学位论文作者信息 论文题目SWD协议的研究及ARM程序下载器的设计 20091111 姓名黄亚萍 学号 答辩日期p124月2口 05000619 论文级别博土硕士√ 学院物理学与电子科学技术专 业微电子学与固体电了学 联系电话 作者Emai 作者通信地址(含邮编): 备注: 注:本论文如需保密,解密时间是年月。(保密学位论文在解密后适用于本授 权书) 摘要 如今ARM公司设计的 Cortex-M3处理器因具有高性能、高代码密度和小硅片面积 的优点,已大面积地成为了低成本单片机、汽车电子、数据通信、工业控制和消费类产 品理想的处理平台。ARM处理器一般都使用JIAG调试接口,使得仿真、调试工具统 而廉价,方便用户的开发。但JIAG调试接口至少要占用芯片的5-6个引脚,这对于 一些引脚较少的MCU来说非常不便。但 Cortex-M3在保持原来JTAG调试的基础上还 支持串行调试(WD)。使用SwD( Serial wire debugger)只占用2个引脚即可进行所有的 仿真和调试,节省了调试用引脚。 现在市场上使用的支持SWD模式的程序调试下载器有 SEGGER公司的JLNK、KEIL 公司的ULⅠNK和ST公司的STLⅠNK,但国内在此方面存在一定的开发难度,主要原因 在于外国公司并没有完全开放SwD协议的相关资料说明。木文针对公司的需求量身订 做了一个支持SWD协议的程序调试下载器,貝有非常现实的意义。 本文重点研究了 Cortex-M3的整体架构、嵌入式平台的SPI接口及通信协议、SwD 协议和STM32们xκ芯片。并通过三个模块实现基于SWD协议的烧写系统,三个模块分 别是:SwD协议实现模块:日标板 bootloader模块;SPI通信模块。 文章的最后通过系统的联调和多次反复的测试对SWD程序烧写器进行了验证,保 证其功能的完整性和使用的可靠性。 关键词: Cortex-M3内核;SWD协议;STM32f1xx芯片;SPI通信 Abstract Along with the advantages of the high performance, high code density and small wafer area which designed by ARM Inc, Cortex-M3 has become the ideal platform for low cost single chip microcomputer, automobile electronic, data communication, industrial control and consumer products. The arm processor generally uses JTAG debugging interface, because the debugging tool is cheap and convenient for dcvelopmcnt. But JTAG debugging interfac takes up at least 5 or 6 pins of the chip, this is inconvenient for most single chips. But Cortex-M3 also supports serial debugging based on original jTAG debugging. The SWD only takes two pins of the chip and can be carried out all of the simulation and debugging, it can save the debugging with pins Now in the market jlink from segger inc ulink from Keil Inc and StlInK from ST Inc all support SWD interface, but the foreign companies are not fully open the material of SWD agreement. So, there exist difficulties to develop sWd agreement in the domestic. This article focuses on the overall structure of Cortex-M3. SPi interface and communicating protocols, SWD agreement and STM32fIxx chips on embedded platform Through the four modules realize the s wd writing system: SWd agreement realizing module, target board bootloader module, SPI communication module. Finally, the article realizes the development' s integrity and reliability through the alignment and validation test system Keywords: Cortex-M3 kernel; SWD agreement; STM32flxx chip; SPI communication 目录 第一章绪论 1.1研究背景及意义 →→·····+*+·· 12国内外现状及发展趋势… 聊看·●●“章命p自。 3 13本次设计中的主要工作 是b 5 1.3.1论文的研究内容 1.32将解决的关键问题 1.33文章各章节安排 6 第二章CPU及编程工具介绍 2ISTM32F103系列32位单片机 曾·着司·自·自,看·q·非息··音自即P卡非自自普自↓b非非垂非非 2.1.1STM32F103xX系列微控制器 7779 212STM32F103xx总体结构 2.1.3SIM32F103xX的系统功能… d··如···‘·d·: 10 214STM32F103xx的片上外设 22程序开发工具 Keil uvision4 13 本章小结 17 第三章SWD协议的原理研究… 18 31SWDP调试端口 身音昏甲·看伊曹香·国非单最着单 18 32SWD协议操作概述.020 3.2.1关键词描述 2 3.22写操作… 21 323读操作 22 324访问端口写缓冲. 24 3.3串行线调试端口(SW-DP)的编程模型. 24 3.31SWDP寄存器 24 34SWD协议具体操作方法 29 3.4.lSWD复位及初始化流程… 命:·.4非····B中··.命命·日【 30 342SWD写数据流程. 32 343SWD接口当普通I口线使用 33 本章小结 3 免四章基于SIM32103的SWD下载器的系统方案设计 古bb曲曲曲●s.b自_s备面h血血自画-自自+d 34 41系统整体框图 34 42SWD下载器的硬件设计. 42.1时钟电路. 4··44·如·a4‘△山··B··△4山a4 35 422IsO7816接口电路…136 42.3SWD接口电路 鲁甲甲血日s···中中学甲口中由中自自即学甲由由d·甲甲平·血·中·b中甲·平自自语●甲看 36 4.3SWD下载器的软件设计 36 431程序基本框架 37 43.2SWD复位及初始化流程.…… 433swD写 bootloader流程 ··甲·…··÷······“=······“甲“··*+·中·“+···+“·4·· 39 4.34SWD作普通GPIO口线通信 ·· 41 4.4 bootloader程序设计 43 45测试部分… 看平 45 本章小结 45 第五章总结 自画晶益画幽。虚b曲品击画▲自—曹即△自。自萨省曲曲自省曲鲁日自鲁自。看省自着也Bp即春看备自日曲省B卷即血自自自。曾。自自B即曲。。自自自。曲 51课题总结 52课题展望..4 参考文献 致谢...151 第一章绪论 SwD协议的研究及ARM程序下载器的设计 第一章绪论 1研究背景及意义 嵌入式系统是专用于应用或者产品,并且基于计算机的一种系统。我们每天面对的 很多设备中都使用了嵌入式系统,例如:微波炉、洗衣机、电视机、汽车、数码相机等 等。近年来,嵌入式系统的发展呈现出几个特点。首先,在硬件领域,SOC和SOPC技 术发展迅速两大FPGA厂商 Xilinx和 Altera都推出了自己的CPU及外围电路的FPGA, 与此相应的IP包技术也发展迅速;其次,嵌入式软件的开发工具和操作系统日趋完善; 另外,应用领域不断扩张,尤其是消费电子领域的扩张有力地推进了嵌入式系统的发展 嵌入式技术是21世纪最具生命力的新兴技术之一,IEEE(国际电气和电子工程师 协会)对嵌入式系统的定义:“用于控制、监视或者辅助操作机器和设备的装置”。嵌入 式系统是一种专用的计算机系统,作为装置或设备的一部分,是软件和硬件的综合体, 一般由嵌入式微处理器、仔储器、输入输出(O以及软件(多数是应用软件和操作系统 的结合)等四个部分组成,用于实现对其他设备的控制、监视或管理等功能、 随着计算机行业不断的进步,新的硬件产品不断涌现,以前所未有的速度更新换代。 其中ARM公司实行的内核定制技术让芯片生产厂尚可以根据自己实际的需要定制处理 器,这一模式使嵌入式处理器设计不再局限于固定的功能,嵌入式设备的硬件设计更加 灵活多变。 本文所研究的SWD协议是基于 ARM Cortex -M3处理器之上的。 ARM COrtLex-M3 处理器是ARM公同针对微控制器领域推出的新一代处理器架构,它采用ARMv7M体 系结构和面向高级语言的 Thumb-2指令集,在代码密度、实时性、运算性能、功耗、价 格等方面达到了很好的平衡11 Cortex-M3处理器不仅定义了传统意义上的处理器内 核,也对存储器、时钟、复位、中断控制器、MPU、调试接口、电源管理等作了全面的 规范,使采用 Cortex-M3的各种芯片具有更统一的编程接口,简化了用户使用不同厂家 芯片的复杂度。因此 Cortex-M3的应用范围非常广泛,主要用于以下几个方面 湖北大学硕士学位论文 (1)低成本单片机: Cortex-M3与生俱米就适合做单片机,甚至可以用于做简单的小玩 具和小电器。 Cortex-M3的价格比8位机和16位机更加低廉,但是性能却更高,也更加 容易使用。 (2)汽车电子: Cortex-M3同时具有非常高的性能和极低的中断延迟,实时性能好。同 时 Cortex-M3处理器能支持多达240个外部中断,内建了嵌套向量中断控制器,还可以 选择加上一个存储器保护单元(MPU)。所以, Cortex-M3非常适合用于高集成度低成木 的汽车应用。 (3)数据通信: Cortex-M3处理器的低成本和高效率,加上 Thumb-2强大的位操作指令, 使其非常理想地适合于很多数据通信应用,尤其是无线数传和Ad-Hoc网络,如 ZigBee 和蓝牙等。 (4)T业控制: Cortex-M3处理器具有很强的中断处理能力,低中断延迟,强化的故 障处理能力,非常适合工业控制中需求的简洁、快速响应和可靠。 (5)消费类产品: Cortex-M3处理器比传统单片机速度快,相对DSP和FPGA接口更齐 全并且使用方便,实现价格也比较便宜,足以满足消费类产品的需求。 Cortex-M3处理器的模块架构框图如图11所示:

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2018-10-12 上传 大小:37.64MB
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