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SWDインターフェースを使用してArduinoボードをデバッグする方法

このwikiでは、SWDインターフェースを使用してJ-Link Debug Programmer経由でArduinoボードをデバッグする方法を学習します。参考として、デバッグプロセスを実演するハードウェアとしてWio Terminalを使用します。

SWDデバッグとは​

SWDは、Serial Wire Debugとしても知られ、2ピンインターフェース（SWDIO/SWCLK）で、同じJTAGプロトコルを持つ代替JTAGインターフェースでもあります。SWDは、ARM Debug programmerで定義されたARM CPU標準双方向ワイヤプロトコルを使用します。

ハードウェア接続​

開始する前に、以下の材料が必要です：

  1. Wio Terminal（またはSWDインターフェース付きの他のArduinoボード）

  2. J-Link Debug Programmer

Wio Terminal SWDインターフェース​

Wio Terminalの場合、SWDインターフェースパッドはWio Terminalの前面底部にあります（ケースなしのベアPCBA）。引き出す必要がある3本のジャンパーワイヤがあります：

  • SWCLK
  • SWDIO
  • GND

ジャンパーワイヤをはんだ付けしたら、SWDピンマップに従ってJ-Link Debug programmerに接続できます：

以下のように接続します：

  • SWCLK（Wio Terminal）-> SWCLK（J-Link Debug Programmer Pin 7）
  • SWDIO（Wio Terminal）-> SWDIO（J-Link Debug Programmer Pin 9）
  • GND（Wio Terminal）-> GND（J-Link Debug Programmer Pin 4）

J-Link Debug programmerでデバッグするには、J-Link GDB Serverをダウンロードする必要があります。お使いのOSに応じてダウンロードしてインストールしてください。

Arduino設定​

J-Link GDB Serverを起動する前に、後の設定のためにArduino IDEも開く必要があります。

1. Arduino Sketch ELFファイルパスの取得​

Arduino IDEの設定で、Show verbose output during compilation and uploadの両方にチェックが入っていることを確認してください。

デバッグしたいArduino sketchで、Compileをクリックし（ボードとしてWio Terminalを選択）、ログ情報をチェックして.elfファイルの場所のパスを取得します。例としてBlinkを使用しましょう：

このパスをコピーして、後でGDBで使用します。

例えば、私の場合：

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

2. GCCパスの取得​

同じsketchコンパイルログ情報で、Arduinoで使用されるGCCパスも見つけることができ、これも後でJ-Link Debug Programmerで使用できます。

例えば、私の場合：

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

J-Link Debug ProgrammerをPCに接続し、USBポートからWio Terminalに電源を供給します。J-Link GDB Serverを起動し、以下の設定を選択します：

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

OKを選択し、すべてがうまくいけば以下の画面が表示されるはずです：

リスニングポートが表示され、J-Link GDB serverが起動して準備完了であることが確認できるはずです！

GDBクライアントの起動​

ArduinoのGCCパスから先ほど保存したパスを使用してGDBクライアントを起動できます。ターミナルを開き、コピーしたパス + /arm-none-eabi-gdbを貼り付けます：

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

gdbで以下のコマンドを実行します：

  1. target remote localhost:2331
  2. monitor device Cortex-M4
  3. monitor speed auto
  4. file + Arduino Sketch ELFファイルパス、例：file /var/folders/7g/10kskmw90bg08j_g_r7flwq40000gn/T/arduino_build_633418/Blink.ino.elf
  5. load
  6. monitor reset

これでGDBを使用してArduino Sketchをデバッグできます！

.gdbinitメソッド​

.gdbinitファイルを作成し、以下をコピーして~/の場所に保存することで、gdbの設定プロセスを繰り返すことを避けることもできます。

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

これでGDBクライアントを起動するだけで、すぐにデバッグを開始できます！

デバッグ​

GDBの便利なコマンド：

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

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リソース​

FAQ​

Q1. Wio Terminalのエンクロージャーを取り外すにはどうすればよいですか？

A1. まず、4つの角の4つのゴムパッドを取り出すと、Wio Terminalエンクロージャーを固定している2つのネジが見えます。それらを外すだけで分解できます。

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