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如何使用 SWD 接口调试 Arduino 开发板

在本教程中，您将学习如何使用 SWD 接口通过 J-Link 调试编程器调试您的 Arduino 开发板。作为参考，我们使用 Wio Terminal 作为硬件来演示调试过程。

什么是 SWD 调试​

SWD，也称为串行线调试，是一个 2 引脚接口（SWDIO/SWCLK），它也是具有相同 JTAG 协议的替代 JTAG 接口。SWD 使用 ARM CPU 标准双向线协议，在 ARM 调试编程器中定义。

硬件连接​

开始之前，您需要以下材料：

  1. Wio Terminal（或其他带有 SWD 接口的 Arduino 开发板）

  2. J-Link 调试编程器

Wio Terminal SWD 接口​

对于 Wio Terminal，SWD 接口焊盘位于 Wio Terminal 正面底部（不带外壳的裸 PCBA）。需要引出三根跳线：

  • SWCLK
  • SWDIO
  • GND

焊接好跳线后，我们可以按照 SWD 引脚图将它们连接到 J-Link 调试编程器：

按如下方式连接：

  • SWCLK（Wio Terminal）-> SWCLK（J-Link 调试编程器引脚 7）
  • SWDIO（Wio Terminal）-> SWDIO（J-Link 调试编程器引脚 9）
  • GND（Wio Terminal）-> GND（J-Link 调试编程器引脚 4）

要使用 J-Link 调试编程器进行调试，您需要下载 J-Link GDB 服务器。根据您的操作系统下载并安装。

Arduino 设置​

在启动 J-Link GDB 服务器之前，您还需要打开 Arduino IDE 进行后续配置。

1. 获取 Arduino 草图 ELF 文件路径​

在 Arduino IDE 的设置中，确保 Show verbose output during compilation and upload 都已勾选。

在您要调试的 Arduino 草图下，点击 Compile（选择 Wio Terminal 作为开发板），并检查日志信息以获取 .elf 文件位置的路径。让我们以 Blink 为例：

复制此路径，稍后将用于 GDB。

例如，在我的情况下：

/var/folders/7g/10kskmw90bg08j_g_r7flwq40000gn/T/arduino_build_633418/Blink.ino.elf

2. 获取 GCC 路径​

在同一草图编译日志信息下，您还可以找到 Arduino 使用的 GCC 路径，稍后也可用于 J-Link 调试编程器。

例如，在我的情况下：

/Users/ansonhe/Library/Arduino15/packages/Seeeduino/tools/arm-none-eabi-gcc/7-2017q4/bin

将 J-Link 调试编程器连接到 PC，并通过 USB 端口为 Wio Terminal 供电。启动 J-Link GDB 服务器，选择以下设置：

  • Connection to J-Link：USB
  • Target Device：Cortex-M4
  • Target Interface：SWD

选择 OK，如果一切顺利，您应该看到以下屏幕：

您应该看到监听端口出现，J-Link GDB 服务器已启动并准备就绪！

启动 GDB 客户端​

现在您可以使用我们之前从 Arduino 中的 GCC 路径保存的路径启动 GDB 客户端。打开终端并粘贴复制的路径 + /arm-none-eabi-gdb：

例如：/Users/ansonhe/Library/Arduino15/packages/Seeeduino/tools/arm-none-eabi-gcc/7-2017q4/bin/arm-none-eabi-gdb

在 gdb 下运行以下命令：

  1. target remote localhost:2331
  2. monitor device Cortex-M4
  3. monitor speed auto
  4. file + Arduino 草图 ELF 文件路径，即 file /var/folders/7g/10kskmw90bg08j_g_r7flwq40000gn/T/arduino_build_633418/Blink.ino.elf
  5. load
  6. monitor reset

现在您可以使用 GDB 调试您的 Arduino 草图了！

.gdbinit 方法​

您还可以创建一个 .gdbinit 文件，复制以下内容并将其保存在 ~/ 位置，以避免为 gdb 重复设置过程。

target remote localhost:2331
monitor device Cortex-M4
monitor speed auto
file /var/folders/7g/10kskmw90bg08j_g_r7flwq40000gn/T/arduino_build_633418/Blink.ino.elf
load
monitor reset

现在如果您只是启动 GDB 客户端，您就可以直接开始调试了！

调试​

GDB 的一些有用命令：

  • continue/cont
  • ctrl+c
  • next
  • break
  • info break
  • clear
  • delete
  • list

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资源​

常见问题​

Q1. 如何拆下 Wio Terminal 的外壳？

A1. 首先，取出 4 个角的 4 个橡胶垫，您会看到固定 Wio Terminal 外壳的 2 个螺丝。只需拧下它们，您就可以将其拆开。

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