本文是i.MXRT硬體那些事系列第二篇，第一篇痞子衡給大家整體介紹了i.MXRT官方EVK，從本文開始痞子衡将細聊EVK上的元件，今天要講的是一個非常經典而且常用的元件 - 闆載調試器。如今各大半導體廠商推出的EVK基本都會配置自己家設計的闆載調試器，友善客戶開箱即用，不需要自己額外準備仿真器。衆所周知，在嵌入式開發裡調試器的作用是非常巨大的，用好調試器可以事半功倍。那麼恩智浦出品的闆載調試器有哪些特點呢？痞子衡将會為你揭秘
大家好，我是痞子衡，是正經搞技術的痞子。今天痞子衡給大家介紹的是恩智浦i.MX RT1xxx系列EVK上闆載調試器的用法。
本文是i.MXRT硬體那些事系列第二篇，第一篇痞子衡給大家整體介紹了i.MXRT官方EVK，從本文開始痞子衡将細聊EVK上的元件，今天要講的是一個非常經典而且常用的元件 - 闆載調試器。如今各大半導體廠商推出的EVK基本都會配置自己家設計的闆載調試器，友善客戶開箱即用，不需要自己額外準備仿真器。衆所周知，在嵌入式開發裡調試器的作用是非常巨大的，用好調試器可以事半功倍。那麼恩智浦出品的闆載調試器有哪些特點呢？痞子衡将會為你揭秘：
說到i.MXRT系列EVK闆載調試器的背景，那真是一段長長的曆史。恩智浦在2015年收購了飛思卡爾，這兩家知名半導體公司在這之前都設計了自己的闆載調試器，飛思卡爾是OpenSDA調試器，主要用于Kinetis系列Tower/FRDM開發闆；恩智浦是LPC-Link調試器，主要用于LPC系列LPCXpresso開發闆。i.MXRT系列是在兩家合并之後新推出的MCU産品，那麼到底要采用哪一種闆載調試器呢？設計i.MXRT EVK的工程師也曾糾結過，這個糾結最終也反映到了i.MXRT EVK上。
i.MXRT系列最先釋出的兩款晶片是RT1050、RT1020，其後是RT1060、RT1015、RT1010、RT1170...，讓我們分别打開它們EVK原理圖找到其中闆載調試器接口部分，如下所示：
早期i.MXRT晶片（RT1050/RT1020）EVK上配置的是OpenSDA調試器，從RT1060以及之後的晶片開始，EVK上闆載調試器全部換成了Freelink（其實Freelink就是LPC-Link，在i.MXRT EVK上叫LPC-Link聽起來怪怪的，是以改了個名字），為什麼會從OpenSDA調試器換到Freelink調試器？因為i.MXRT晶片主要是由原飛思卡爾團隊設計的，是以闆載調試器第一選擇當然是輕車熟路的OpenSDA，但是Freelink主要晶片LPC4322（雙核CM4+CM0, 204MHz）相比OpenSDA主要MK20DX128（單核CM4, 50MHz）要強大得多，使用LPC4322作為調試器主要不僅性能更佳，未來功能拓展性也更好（君不見SEGGER J-Link從V10開始主要也選擇了LPC4300系列LPC4337），是以高性能的Freelink調試器顯然更适合i.MXRT EVK。
看起來目前i.MXRT EVK存在兩種不同的調試器接口，不過僅從功能上來說，OpenSDA和Freelink有差別嗎？其實沒有差別，恩智浦出廠為這兩種不同的調試器主要燒錄了相同的固件DAPLink，DAPLink是ARM官方開源的Cortex-M調試器項目，在DAPLink項目首頁上，MK20和LPC4322均在器件支援清單裡，并且ARM官方還為OpenSDA和LPC-Link電路做了I/O級别的相容：
上一節講了無論是OpenSDA接口還是Freelink接口的調試器，其實從調試使用角度來說，它們本質上都是DAPLink調試器，其功能特點都取決于DAPLink固件，繼續回到DAPLink項目首頁，可以看到如下功能介紹：
總體來說DAPLink固件主要有三大功能，第一是CMSIS-DAP協定的線上調試，知名IDE（Keil MDK、IAR EWARM）裡都有CMSIS-DAP協定選項；第二是虛拟序列槽，嵌入式開發裡，序列槽是常用的互動方式，DAPLink使用USB CDC虛拟了序列槽，為你省去了一個USB轉序列槽的子產品（如CH340T子產品）；第三是拖拽進U盤下載下傳，DAPLink還額外做了一個U盤拖拽下載下傳的功能，友善使用者将應用程式下載下傳到片内/片外Flash裡。需要注意的是，虛拟序列槽與U盤下載下傳功能都是闆級相關的，跟I/O連接配接以及Flash型号綁定了。
講完了DAPLink三大核心功能，下面痞子衡将結合恩智浦官方SDK裡的示例工程為大家具體示範這三大功能。
準備一塊IMXRT1050-EVKB（Rev.A）或者MIMXRT1060-EVK（Rev.A1），假設闆載調試器裡的DAPLink固件是完好的。 準備一台PC，最好是Win10系統，如果是Win10以下系統需要手動安裝好 serial port driver，注意要連接配接EVK上安裝驅動，詳見 安裝注意事項。 準備一根Micro USB連接配接線，一端接上EVK的J14口，另一端連PC，EVK供電方式選擇DAPLink（将J1的Pin5和Pin6連接配接）。 在PC上安裝至少一個IDE（MCUXpresso/MDK/IAR），痞子衡安裝的是IAR EWARM v8.32.2。 進入 MCUXpresso SDK Builder首頁 下載下傳最新的RT1050或RT1060 SDK開發包，Toolchain全部勾選上。
一切準備工作就緒，你應該可以看到EVK上電源燈D3顯示黃色，這表明DAPLink供電正常，再打開裝置管理器，可以看到如下三處裝置，表明DAPLink驅動也在正常工作。
首先示範的是線上調試，其實更準确的說是在内部SRAM中調試，即利用闆載DAPLink調試器直接将應用程式下載下傳進i.MXRT内部SRAM中，并跳轉到應用程式中單步執行。當然有朋友會疑問，除了在内部SRAM調試，還有在外部SDRAM調試和在外部SPI NOR Flash調試，後兩種不是本小節讨論的内容，痞子衡會在後續的文章中再細聊。
以RT1050-EVKB為例，使用IAR打開SDK裡的 \boards\evkbimxrt1050\demo_apps\hello_world\iar 工程，hello_world是SDK裡最典型的例程，該例程一共包含6個Project build（不算xx_debug/xx_release差別），其中debug或ram_0x1400_debug是連結到SRAM中的工程（.text段在ITCM裡，.data段在DTCM裡），這兩個build即可用作在SRAM調試，選中debug工程，确認工程Options裡的Debugger選的是CMSIS-DAP，然後點選IAR菜單欄上的“Download and Debug (Ctrl+D)”按鈕，便能進入單步調試。
繼續示範虛拟序列槽，RT1050/RT1060 SDK裡hello_world例程使能的是UART1（GPIO_AD_B0_12/13），OpenSDA/Freelink主要晶片與i.MXRT晶片的UART連接配接正是這個，是以DAPLink虛拟出來的序列槽可直接用于hello_world例程。
進入hello_world工程單步調試以後，随便打開一個序列槽調試助手，COM口設為39（與3.1節裡裝置管理器裡裝置号一緻），然後直接按F5運作，可以在序列槽調試助手接收區裡看到"hello world."列印出來。如果沒有看到列印資訊，請檢查J30/J31（RT1050-EVKB）或J45/J46（RT1060-EVK）是否已連接配接。
最後示範U盤拖拽下載下傳，前面講的線上調試是把應用程式直接下載下傳到i.MXRT内部SRAM中，斷電重新開機後應用程式就丢失了，而U盤拖拽下載下傳是将應用程式下載下傳到外部SPI NOR Flash中，斷電重新開機後ROM會負責啟動SPI NOR Flash中的程式，是以可以實作離線運作。如果你看過痞子衡 《i.MXRT啟動那些事》 系列文章，你應該知道所有類型的應用程式都可以存儲在SPI NOR Flash中，無論是在Flash中XIP執行，還是在SRAM/SDRAM中執行，但是這些需要離線運作的應用程式必須要加上必要的i.MXRT啟動頭（FDCB，IVT, BootData）形成Bootable image才可以存儲在SPI NOR Flash中，而U盤拖拽下載下傳僅适用Bootable image。
仍以RT1050-EVKB為例，前面說過hello_world一共包含6個Project build，其中flexspi_nor_debug和flexspi_nor_sdram_debug工程可以直接生成Bootable image，因為這兩個Build使能了XIP_BOOT_HEADER_ENABLE，這個宏決定了evkbimxrt1050_flexspi_nor_config.c中的hyperflash_config結構體常量和fsl_flexspi_nor_boot.c中的image_vector_table、boot_data結構體常量是否會被連結進最終的可執行檔案。
痞子衡講過，U盤拖拽下載下傳是跟Flash類型相關的，咱們再打開RT1050-EVKB原理圖，找到其中NOR Flash部分，從原理圖上來看，RT1050-EVKB有兩種類型NOR Flash可選，分别是八線HyperFlash（S26KS512SDPBHI02）和四線QSPI Flash（IS25WP064AJBLE），而預設連接配接的是八線HyperFlash，SDK例程裡的flexspi_nor_xx build使能的啟動頭（FDCB）也正是對應HyperFlash（即evkbimxrt1050_flexspi_nor_config.c檔案裡的hyperflash_config）。
在進行U盤拖拽之前，首先需要設定RT1050-EVKB的撥碼開關SW7，從原理圖上看，SW7的3、4位對應Boot Mode，我們需要将Boot Mode設為2'b01，即設定i.MXRT晶片進入Serial Downloader模式，然後重新上電，再進行U盤拖拽下載下傳。為什麼需要這麼做？這是因為如果i.MXRT晶片處于非Serial Downloader模式（比如Internal Boot），闆子上電，ROM會嘗試初始化FlexSPI子產品去通路外部Flash，如果FlexSPI子產品被初始化過一次，這可能會導緻DAPLink中的FlexSPI驅動不能正常工作。
現在讓我們選中flexspi_nor_debug工程，确認工程Options裡Output Converter中Output format選擇的是"Raw binary"，編譯工程生成可執行檔案hello_world.bin，然後将這個bin檔案拖拽進名為 "RT1050-EVK" 的虛拟U盤裡：
U盤拖拽下載下傳已成功，現在讓我們檢驗一下應用程式是否能夠離線運作，首先需要将Boot Mode設為2'b10，即設定i.MXRT晶片進入Internal Boot模式，然後還需要設定i.MXRT從外部SPI NOR Flash啟動，從原理圖上看，SW7的1、2位對應BOOT_CFG[9]、BOOT_CFG[6]，我們需要将BOOT_CFG[6]設成1'b0，即從FlexSPI1 NOR啟動，然後再将BOOT_CFG[9]設成1'b1，即FLASH_TYPE選擇010 - HyperFlash 1V8，與EVK上連接配接的Flash類型保持一緻。此時斷電重新開機，你應該可以看到hello world離線運作了。
至于RT1060-EVK的U盤拖拽下載下傳，其實與RT1050-EVKB差不多，隻是需要注意的是RT1060-EVK上預設連接配接的Flash是四線QSPI Flash，SDK例程裡的flexspi_nor_xx build使能的啟動頭（FDCB）也對應的是QSPI Flash（即evkimxrt1060_flexspi_nor_config.c檔案裡的qspiflash_config）。U盤下載下傳成後BOOT_CFG[9]需設成1'b0，即FLASH_TYPE選擇000 - Device supports 3B read by default。
講完了DAPLink調試器的功能與使用，最後再介紹一下更新DAPLink固件的方法。那麼我們為什麼需要更新DAPLink固件？我們知道ARM官方一直在維護DAPLink項目，代碼也在不斷地更新，或修複bug或新增功能，使用最新的DAPLink固件總不是壞事。有人可能會說，隻要舊的DAPLink固件功能足夠我使用，我就沒有必要更新，确實有一定道理，但出現如下兩種情況，你就不得不更新DAPLink固件：
你為i.MXRT-EVK更換了Flash連接配接（比如從HyperFlash換到了QSPI Flash），而且你還想繼續使用DAPLink的U盤拖拽下載下傳 i.MXRT官方SDK的重大更新，并且DAPLink固件與SDK存在某種聯系。據痞子衡所知，SDK 2.3.x的時候，DAPLink是可以自動為拖拽進U盤的裸image加啟動頭的，而到了SDK 2.6.x的時候，DAPLink就是直接下載下傳Bootable image。
現在讓我們試一下更換DAPLink固件，其實操作很簡單，你還記得DAPLink調試器的U盤拖拽下載下傳嗎？其實DAPLink固件的更新也是用U盤拖拽下載下傳的方式，因為DAPLink項目本身包含DAPLink Bootloader和DAPLink固件，下載下傳使用者應用程式我們借助的是DAPLink固件，而更新DAPLink固件，我們則需要借助DAPLink Bootloader。
首先讓我們準備一個DAPLink固件，我們不需要去DAPLink項目首頁自己去編固件，直接進到恩智浦 OpenSDA首頁 ，還是以RT1050-EVKB為例吧，預設DAPLink固件是支援onboard hyper-flash的，我們現在将其換為支援onboard spi-flash的固件，點選DAPLink v0244 - Supports onboard spi-flash下面的Download Binary即可下載下傳到k20dx_mimxrt1050_evk_qspi_if_crc_20180419.zip包，将包解壓後裡面即是我們要的固件（.bin格式）。
有了新固件，這時候需要讓DAPLink進入Bootloader模式，确認J27（RT1050-EVKB）/J43（RT1060-EVK）連接配接的是Pin1-2，然後按住SW4（RT1050-EVKB）/SW9（RT1060-EVK）按鈕，斷電重新開機，如果出現名為 "MAINTENANCE" 的虛拟U盤，即表明進入DAPLink Bootloader模式成功，這時候将新固件拖拽進去即大功告成。
至此，恩智浦i.MX RT1xxx系列EVK上闆載調試器的用法痞子衡便介紹完畢了，掌聲在哪裡~~~
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衡傑(痞子衡)，目前就職于恩智浦MCU系統部門，擔任嵌入式系統應用工程師。
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