CN104317691A - 一种仿真调试与代码下载工具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种仿真调试与代码下载工具，包括PCB板、JTAG接口、SWD接口和串口，所述JTAG接口和SWD接口设置在PCB板正面左侧，所述PCB板正面右侧设有USB口，所述USB口通过PCB板正面的USB转串口芯片与串口相连。USB转串口芯片为PL2302芯片，所述PL2302芯片通过其RST和DTR引脚分别实现该工具所连接STM32内核芯片的BOOT0、BOOT1和RESET引脚在代码下载过程中的时序控制。本发明使用户只要使用单一工具就能够实现多种开发工具的交叉，降低了代码开发的工作强度，提高了工作效率。

Description

一种仿真调试与代码下载工具

技术领域

本发明涉及仿真调试领域，尤其涉及一种可用于多种硬件平台、多种开发方式的多功能代码调试和下载工具。

背景技术

在嵌入式软件开发中离不开各式各样的开发工具，以JTAG为代表的仿真调试接口已经被广泛地运用到了若干高级器件中，如DSP、FPGA、ARM、部分单片机器件等，实际上标准的JTAG接口是4线的：TMS、TCK、TDI、TDO，分别为模式选择、时钟、数据输入和数据输出线，而标准的JTAG口却需要2*10的2.54mm引脚间距的双排针来实现，因此会浪费大量的布板空间。但与之相配套的J‐LINK仿真器支持所有ARM7/ARM9/ARM11和Cortex‐M0/M1/M3核内核芯片的仿真，并且能够和IAREWARM，ADS，KEIL，WINARM，RealView等多种集成开发环境无缝连接，因此至今仍然是一种应用最广泛的接口。

实际上随着SWD接口的发展，越来越多的嵌入式开发也开始选择SWD接口作为其仿真调试的标准接口，这是因为SWD接口占用口线很少，并且SWD模式比JTAG在高速模式下面更加可靠。尤其是SWD接口能够节省大量的布板空间和GPIO接口，因此优势明显。

而到了程序的维护期，用户更看重的是一种能够实现代码快速下载的工具，因为在维护期所进行的小规模代码优化和参数标定往往是不需要进行仿真调试的，因此串口下载会更便于使用。目前尚未出现能够融合上述串口、接口的工具，本发明集成JTAG接口、SWD接口和串口，以满足在不同程序开发调试阶段对不同接口、串口的需求。

发明内容

为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种仿真调试与代码下载工具，用户只要使用单一工具就能够实现多种开发工具的交叉，降低了代码开发的工作强度，提高了工作效率。

为实现上述目的，本发明采取如下技术方案：

一种多功能仿真调试与代码下载工具，包括PCB板、JTAG接口、SWD接口和串口，所述JTAG接口和SWD接口设置在PCB板正面左侧，所述PCB板正面右侧设有USB口，所述USB口通过PCB板正面的USB转串口芯片与串口相连。

更进一步的，所述USB转串口芯片为PL2302芯片，所述PL2302芯片通过其RST和DTR引脚分别实现该工具所连接STM32内核芯片的BOOT0、BOOT1和RESET引脚在代码下载过程中的时序控制。

更进一步的，所述PL2302芯片TXD和RXD线上分别设有红、蓝LED指示灯。

更进一步的，所述红、蓝LED指示灯均为插针式LED指示灯，并使用10mm的隔离柱进行支撑。

更进一步的，所述USB口的数目为两个，分别为Mini-USB和Micro-USB。

更进一步的，所述JTAG接口为标准2.54mm引脚间距的2*10线制JTAG口，使用弯腿2*10的排针座实现，排针座上配有防错插的缺口，所述JTAG接口与外部Jlink工具相连。

更进一步的，所述SWD接口为标准2.54mm引脚间距的4线制SWD口，并与外部SWD工具相连。

更进一步的，该工具外壳外观尺寸为70mm*40mm*30mm，且工具外壳四周固定孔由螺钉固定，固定前在外壳的缝隙处涂密封胶。

有益效果：（1）本发明提供的工具集成了JTAG接口、SWD接口，JTAG接口由于其功能成熟、应用广泛，在代码仿真调试过程中最为常见，但SWD接口在高速模式下的稳定性，使得SWD接口在仿真调试后期版本整体调试会有更大的优势，本发明集成两种接口，使得在实际代码仿真调试不同阶段可以进行接口更换，从而降低代码调试开发的工作强度，提高了工作效率。（2）本发明提供的工具还集成了串口，在程序的维护期用户更看重的是一种能够实现代码快速下载的工具，串口更便于使用，并且本发明串口具有一键下载功能，比目前手动操作BOOT0、BOOT1和RESET来完成代码下载具有更大的优势。

附图说明

图1为本发明提供的一种多功能仿真调试与代码下载工具硬件PCB结构示意图。

图2为JTAG接口引脚定义。

图3为串口及一键下载电路原理图。

图1中：1、JTAG接口；2、SWD接口；3、PL2302及一键下载电路；4、电源系统；5、固定孔；6、MINI-USB口；7、Micro-USB口；8、红、蓝指示灯。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

如图1所示，本发明提供的一种多功能仿真调试与代码下载工具，包括JTAG接口、SWD接口和串口，均焊接在PCB板上，PCB板被放置在一个外观尺寸约为70*40*30（mm）的外壳中，通过PCB四角上的定位孔固定在外壳内部的螺钉孔上，工具的结构尺寸非常紧凑，便于携带。

为了尽可能地方便使用，如图1所示，将JTAG接口和SWD接口放置在左侧，其中引脚数多的JTAG接口使用弯腿2*10的排针座来实现，引脚间距为2.54mm，排座上配有防错插的缺口。本发明采用标准的JTAG接口，该接口可以直接应用于所有ARM7/ARM9/ARM11和Cortex‐M0/M1/M3核内核芯片的仿真与调试。该接口的引脚定义如附图2所示。

本发明SWD接口采用标准的SWD接口，该接口实际上只需要4根口线，分别是VCC-3.3V、GND、SWDIO和SWCLK，通过一个单排针实现与所调试芯片上相应口线的连接，引脚间距为2.54mm。以RVMDK开发环境为例，使用SWD接口的时候，需要在魔术棒工具的“Debug”标签项中选择“Cortex-M3 J-Link”作为开发工具，然后点“setting”，从弹出的窗口中选择“SW”作为相应的Port，其他设置推荐使用开发工具的自动检测及配置功能来实现，这样就可以用SWD接口来进行仿真调试了。

本发明提供的一种多功能仿真调试与代码下载工具还集成串口，并在该串口上开发了相应的电路以实现一键下载的功能。在使用一键下载的功能时需要完成针对BOOT0、BOOT1和RESET引脚的一定的时序操作，才能使得代码被顺利地下载到芯片中。其中，STM32系列芯片的BOOT0、BOOT1和RESET引脚的功能定义如表1.

在目前很多产品中串口下载的功能是需要通过手动操作BOOT0、BOOT1和RESET来完成代码下载的，以Cortex-M3内核的ARM为例，使用串口下载时必须进入系统存储器启动模式以调用内部的bootloader，这就要求上电后BOOT0为1，BOOT1为0，RESET引脚由低到高实现一次电平转换，从而进入ISP模式。为了解决这个问题，本发明提供了一种串口及一键下载电路实现一键下载无需任何手动操作，实际上这个电路也是可以设计到具体的产品中的，这样产品就具备了代码一键下载的功能，而硬件上只需要额外增加一根随处可得的USB线。本发明提供的串口及一键下载电路通过USB转串口芯片PL2302来实现的，该芯片内部串口下载软件不仅实现了USB和串口之间的转换，而且还通过RST和DTR引脚分别实现了BOOT0，BOOT1和RESET引脚在代码下载过程中的时序控制，从而连接芯片下载代码，实现一键下载的功能。具体电路结构如图3所示，其中TXD和RXD引脚与串口相连，TXD引脚用于串口数据发送，RXD引脚用于串口数据接收；PL2303_D+引脚和PL2303_D-引脚分别连接USB的引脚，其中PL2303_D+用来连接USB+，PL2303_D-用来连接USB-。DTR、RTS引脚分别通过三极管1T1、1T2与BOOT0、RESET引脚相连，实现BOOT0、RESET引脚的电平转换。

以从Cortex-M3内核的ARM下载代码为例，一键下载电路工作过程为：

首先，串口下载软件控制DTR输出低电平，实际上就是DTR_N输出高，然后RTS置高，则RTS_N输出低，这样三极管1T2导通了，BOOT0被拉高，即实现设置BOOT0为1。同时三极管1T1也会导通，因此Cortex-M3的复位脚RESET被拉低，从而实现复位。延时100ms后，下载软件控制DTR为高电平，则DTR_N输出低电平，RTS维持高电平，则RTS_N继续为低电平，这样Cortex-M3的复位引脚由于三极管1T1不再导通，变为高电平，Cortex-M3结束复位，但是BOOT0还是维持为1，而BOOT1常拉低，从而进入ISP模式，接着下载软件就可以开始连接Cortex-M3并下载代码了，从而通过PL2302芯片实现了一键下载的功能。

本发明PCB板右侧设有两个USB口，以方便插拔，并且为了方便使用串口下载的功能，两个USB口分别为Mini-USB（多用于早期数码产品）和Micro-USB（安卓手机通用）两种USB头，方便用户使用不同的USB线来下载程序。

考虑到串口下载的直观性，在串口的RXD和TXD线上配备了红、蓝各一个LED来指示整个的通讯过程，通过LED的闪烁能够直观发现通讯是否在继续，这样就能够很容易地把握整个升级的过程，一旦升级失败能够立即发现并重新升级，LED指示灯的设计简单实用，取得了很好的效果，LED的设计详见图3。该工具设计了完善的保护机制，包括电源的防反接保护、TVS和自恢复保险，防止用户在接线错误时过大的反向电流对产品或者电脑的硬件造成损坏。

在批量化生产时，应该先对PCB板进行焊接，大部分的芯片和分立元件都是贴片式的可以进行回流焊，少部分的接插件可以采用波峰焊和手工焊接。由于所有的元器件都在电路板的同一面，因此使得可以采用低温无铅工艺进行回流焊接。少部分的固态电容和工字电感可以用热熔胶来加固。插针式的LED指示灯，使用10mm的隔离柱进行支撑。工具的外壳由四周的螺钉固定，固定前在外壳的缝隙处涂密封胶，确保整个工具工作稳定可靠，具备一定的防尘防水能力。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。 

Claims (8)

1.一种仿真调试与代码下载工具，其特征在于：包括PCB板、JTAG接口、SWD接口和串口，所述JTAG接口和SWD接口设置在PCB板正面左侧，所述PCB板正面右侧设有USB口，所述USB口通过PCB板正面的USB转串口芯片与串口相连。

2.根据权利要求1所述的一种仿真调试与代码下载工具，其特征在于：所述USB转串口芯片为PL2302芯片，所述PL2302芯片通过其RST和DTR引脚实现该工具所连接STM32内核芯片的BOOT0、BOOT1和RESET引脚在代码下载过程中的时序控制。

3.根据权利要求2所述的一种仿真调试与代码下载工具，其特征在于：所述PL2302芯片TXD和RXD线上分别设有红、蓝LED指示灯。

4.根据权利要求3所述的一种仿真调试与代码下载工具，其特征在于：所述红、蓝LED指示灯均为插针式LED指示灯，并使用10mm的隔离柱进行支撑。

5.根据权利要求1所述的一种仿真调试与代码下载工具，其特征在于：所述USB口的数目为两个，分别为Mini-USB和Micro-USB。

6.根据权利要求1所述的一种仿真调试与代码下载工具，其特征在于：所述JTAG接口为标准2.54mm引脚间距的2*10线制JTAG口，使用弯腿2*10的排针座实现，排针座上配有防错插的缺口，所述JTAG接口与外部Jlink工具相连。

7.根据权利要求1所述的一种仿真调试与代码下载工具，其特征在于：所述SWD接口为标准2.54mm引脚间距的4线制SWD口，并与外部SWD工具相连。

8.根据权利要求1所述的一种仿真调试与代码下载工具，其特征在于：该工具外壳外观尺寸为70mm*40mm*30mm，且工具外壳四周固定孔由螺钉固定，固定前在外壳的缝隙处涂密封胶。