开源！速度100Kb/s的有线和无线双模ESP32S3芯片的DAP-Link调试器
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- 开源！速度100Kb/s的有线和无线双模ESP32S3芯片的DAP-Link调试器
- 本项目未经授权，禁止商用！
- 本项目未经授权，禁止商用！
- 本项目未经授权，禁止商用！
- 个人玩家随意折腾~
- 开发背景
- 遇到需求
- 发现缺陷
- 缺陷1：无软件复位
- 缺陷2：低功耗模式下或SWD口被占用时无法烧录
- 解决问题
- 解决1：下载速度慢
- 解决2：低功耗模式下或SWD口被占用无法烧录
- 解决3：其他无线DAP无法同时使用CDC串口
- 使用介绍
- 引脚使用情况
- 下载速度测试
- 并行工作互不影响
- 工作模式设置
- 无线模式设置
- 有线模式设置
- 开源链接
- 目前进度
本项目未经授权，禁止商用！
本项目未经授权，禁止商用！
本项目未经授权，禁止商用！
个人玩家随意折腾~
开发背景
遇到需求
目前市面上调试器使用的较多的有ST-LinkV2、ST-linkV2.1、J-Link OB、DAP-Link等，但这些调试器无一例外都各有各的缺陷，并且都是有线的，在一些场景下使用有线调试器不方便：例如：
-
有关电机的项目，有线连接怕烧掉电脑USB口
-
受项目实际环境限制，有线连接不够长、或无法通过有线连接到电脑
针对以上使用需求，作者开始找无线的调试器，找到的结果要么是速度快的价格贵，如某点原子，300+的价格太让人劝退了。。。要么是价格便宜的速度贼慢，根本达不到正常的使用需求，又或者无法同时使用DAP和虚拟CDC串口，无奈，由于找不到又便宜、又好用、速度又快的，只好自己做了。。。
发现缺陷
开源DAP-Link发展到今天，有一些普遍缺陷虽然已经被大家解决了，但是还是有一些小问题没有被解决。
缺陷1：无软件复位
作者日常开发使用做多最频繁的调试器就是DAP-Link，在前几年的时候，市面上卖的DAP-Link都没有软件复位的功能，也就是必须是5线制(多了一个RESET)，发展到今天，大家搞得DAP-Link基本才都有了像ST-Link一样的软件复位，不需要接硬件RESET或手动断电了。
这里我得捧一下我自己_，之前在CSDN上发了一篇博文：十分钟快速自制CMSIS_DAP仿真器将ST-LINK-V2变身DAP仿真器_cmsis-dap-CSDN博客，虽然这边博文是USB使用的是HID方式，传输速度较慢，但在这篇博文里讲了怎么把软件复位加上去，帮助了不少人_
缺陷2：低功耗模式下或SWD口被占用时无法烧录
在低功耗产品开发，或者低成本产品开发时，由于MCU的IO引脚不够用需要把SWD口的IO也当成普通IO使用，在这种使用场景下，如果不把硬件RESET引脚引出来，那么下载一次程序后就无法在次下载了！
作者曾使用STM32L0系列的单片机开发过一款低功耗的产品，最初使用的是ST-LinkV2，在keil的下载设置里勾选了硬件复位，一直正常使用。后来换成了DAP-Link，却发现根本发现不了芯片，或者发现芯片后无法烧录！
各种检查后通过示波器抓RESET的波形，最终发现这个DAP-Link虽然存在硬件RESET引脚，但是只用来下载程序完后复位用了！巨坑！
随后作者又买了几个各式各样的DAP-Link，但都无一例外，当芯片处于低功耗模式下、或SWD口被占用的时候，就算接上了硬件RESET，DAP-Link在下载程序前并不会像ST-LinkV2那样自动复位！！！
解决问题
针对作者本人遇到这些使用问题，最终使用ESP32来实现，起初使用的S2，实现完毕后到了测速环节发现速度始终上不去，换成了S3后下载速度飞快！无线速度能达到41KB/s，几乎赶上ST-LinkV2的速度了！而有线模式更快，能达到100KB/S的速度！
解决1：下载速度慢
软件方案如下：
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芯片型号：ESP32S3
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无线通信：ESPNOW
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USB协议库：cherryusb
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USB通信方式：WINUSB
再结合S3双核的特性，有线模式下能到100Kb/s，无线模式41Kb/s，下载速度直接拉满。
对于大多数单片机来说已经足够用了，因为有好多低端的单片机并不支持高速下载。
由于目前SWD协议还是用IO模拟的，后期如果换成使用硬件SPI模拟SWD协议，速度还能更快！
解决2：低功耗模式下或SWD口被占用无法烧录
为了解决这一问题，作者通过抓包KEIL和DAP之间的通信过程，并仔细阅读CMSIS_DAP的源码后，最终发现芯片在保持复位时，其实也是可以连上读取IDCODE的，发现了这个现象，那么解决这个问题就好说了，在DAP-Link收到来自keil的连接包时，拉低复位引脚，并通过异步的方式保持50ms的低电平复位然后在拉高复位，这样就能够实现低功耗模式下的自动复位烧录。
解决3：其他无线DAP无法同时使用CDC串口
这个问题优化了好久的软件，最终实现了使用开发板5Mbps的波特率，一边无线下载程序，一边无线串口大数据量收发，同时工作不影响。
使用介绍
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使用环境：
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Keil-MDK>=5.29
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IAR>=8.32
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开发板型号：ESP32-S3-DevKitM-1
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引脚布局：
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实物：
引脚使用情况
| 引脚名称 | GPIO编号 | 备注 |
|---|---|---|
| TCK/SWCLK | GPIO_NUM_4 | - |
| TMS/SWDIO | GPIO_NUM_5 | - |
| TDI | GPIO_NUM_6 | - |
| TDO | GPIO_NUM_7 | - |
| nRESET | GPIO_NUM_15 | - |
| nTRST | GPIO_NUM_16 | - |
| UART_TX | GPIO_NUM_17 | - |
| UART_RX | GPIO_NUM_18 | - |
| RGB_LED | GPIO_NUM_48 | - |
| 主机按键 | GPIO_NUM_1 | 按下为高电平 |
| 从机按键 | GPIO_NUM_2 | 按下为高电平 |
下载速度测试
注：测量是手动掐秒表计时，下载速度受芯片型号、线损、WIFI干扰等多方面的因素影响，以下测试速度仅供参考。
有线模式、无线模式、ST-LinkV2擦除和校验的时间基本差不多的，所以下载速度的评定以编程时间来计算。
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测试芯片：STM32F407VGT6
-
测试大小：1000K
-
测试软件：Keil-MDK
-
测试方式：扇区擦除+编程+校验
| 调试器类型 | 编程耗时 | 总耗时 | 理论下载速度 |
|---|---|---|---|
| STLink V2 | 23.XX | 37.XX | ≈43Kb/s |
| S3无线模式 | 27.XX | 40.XX | ≈41Kb/s |
| S3有线模式 | 10.XX | 24.XX | ≈100Kb/s |
并行工作互不影响
无线CDC串口和DAP同时工作，互不影响。
测试方法：发送端使用Keil启动程序烧录，接收端TX和RX短接使用高波特率CDC串口回环收发。
测试效果：
工作模式设置
注意：固件刷入后默认有线模式
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绿灯：有线模式
-
蓝灯：主机模式
-
黄灯：从机模式
无线模式设置
主机：GPIO_NUM_1上电前接3.3V，亮红灯后断开
从机：GPIO_NUM_2上电前接3.3V，亮红灯后断开
执行以上操作后，主从机自动通过广播的形式进行配对，当主机亮蓝灯、从机亮黄灯时，则配对成功，配对信息掉电后不丢失。
有线模式设置
GPIO_NUM_1和GPIO_NUM_2上电前接3.3V，亮红灯后断开，等待亮绿灯后表示设置成功，掉电不丢失。
开源链接
https://gitee.com/jhembed/AK-LinkW_CMSIS-DAP
目前进度
目前进度：用开发板完整测试通过，正在自己打板验证。。。
ends…