LGT8FX8D/ P 系列的 CPU 可以指令级兼容 avr 芯片, 引脚定义也相近. 将 avr 的程序移植到 LGT8FX8D/ P 只需作少量的修改, 而且增强了一些性能, 价格却更低, 性价比高.
要将程序写入空片, 其 flash 烧写方式与 avr 并不一样, 需要专门的调试下载器. 使用说明
在 LarduinoISP for LGT8FX8D 公开了份代码, 其中实现了通过 SWD 接口实现 LGT8FX8D 的读写. 我们通过阅读这份代码来看看通过 SWD 通信方式来实现 flash 烧写的过程.
SWD 通信硬件要求
需使用的引脚:
引脚 | 传输方向 | 描述 |
---|---|---|
SWD | 输入与输出 | 用作传输数据比特, 双向 |
SWC | 输出 | 用作时钟信号 |
RST | 输出 | SWD 模式时 RST 拉低 |
SWD
对应 PB5,SWC
对应 PB4,RST
对应 PB2
#define SWDIF_PIN PINB
#define SWDIF_DIR DDRB
#define SWDIF_PORT PORTB
#define SWDIF_CLK (1 << 5) // PB5
#define SWDIF_DAT (1 << 4) // PB4
#define SWDIF_RSTN (1 << 2) // PB2
SWD 通信时序分析
所有时序的实现, 由 CPU 操作 IO 口完成.
通信速率
在一个通信时钟周期会调用二次 SWD_Delay()
即 $12*2$ 个 NOP
指令, 再加上设置 SWC
SWD
电平的指令, 总约需 30 个指令周期, 在 16MHz 的系统时钟下, 通信速率可达 500Kbps. 如果一个位输出中有更多的逻辑操作, 则通信频率会更低一些.
#define SWD_Delay() do {\
NOP(); NOP(); NOP(); NOP(); NOP(); NOP(); \
NOP(); NOP(); NOP(); NOP(); NOP(); NOP(); \
} while(0);
// 一个时钟周期的模拟
SWC_CLR();
SWD_Delay();
SWD_CLR();
SWD_Delay();
SWC_SET();
SWD_Delay();
通信时序
数据通信由 起始位 SWD_CLR
开始, 然后是输出一个字节是由一串 8 比特数据 加一个结束位 SWD_SET
组成, 如有多个字节输出, 则中间结束位为SWD_CLR
, 最后的结束位为SWD_SET
. 每个字节的先输出最低位, 再到最高位的顺序输出, 即LSB.
双向引脚 SWD
输出数据时, 在时钟 SWC
低电平时改变 SWD
输出数据, 写入目标芯片会在 SWC
的上升沿检测 SWD
数据.
void SWD_WriteByte(uint8_t start, uint8_t data, uint8_t stop)
{
volatile uint8_t cnt;
if(start) {SWC_CLR();
SWD_Delay();
SWD_CLR();
SWD_Delay();
SWC_SET();
SWD_Delay();}
// send data
for(cnt = 0; cnt < 8; cnt++)
{SWC_CLR();
if(data & 0x1) SWD_SET();
else SWD_CLR();
SWD_Delay();
data >>= 1;
SWC_SET();
SWD_Delay();}
SWC_CLR();
if(stop) SWD_SET();
else SWD_CLR();
SWD_Delay();
SWC_SET();
SWD_Delay();}
双向引脚 SWD
输入数据时, 在时钟 SWC
高电平时设为输入并上拉, 由写入目标芯片控制 SWD
, 在SWC
的下降沿检测 SWD
数据.
uint8_t SWD_ReadByte(uint8_t start, uint8_t stop)
{
volatile uint8_t cnt;
volatile uint8_t bRes = 0;
if(start)
{SWC_CLR();
SWD_CLR();
SWD_Delay();
SWC_SET();
SWD_Delay();}
SWD_IND();
//SWD_Delay();
for(cnt = 0; cnt < 8; cnt++)
{
bRes >>= 1;
SWC_CLR();
SWD_Delay();
if(SWDIF_PIN & SWDIF_DAT)
bRes |= 0x80;
SWC_SET();
SWD_Delay();}
SWD_OUD();
SWC_CLR();
if(stop) SWD_SET();
else SWD_CLR();
SWD_Delay();
SWC_SET();
SWD_Delay();
return bRes;
}
一些操作需要通过一些时序才能完成, 故有些需加上 SWD_Idle
等待.
void SWD_Idle(uint8_t cnt)
{
volatile uint8_t i;
SWD_SET();
for(i = 0; i < cnt; i++)
{SWC_CLR();
SWD_Delay();
SWC_SET();
SWD_Delay();}
}
Flash 写入相关
- 读取 SWD ID
SWD_ReadSWDID()
- Unlock()操作, 因芯片的保护机制, 掉电再上电后, 是不能通过 SWD 接口来读取 Flash 中的数据的, 此
Unlock
操作相当于对芯片进行全芯片擦除, 之后所读数据全部为 0xff, 并允许写入操作.
uint8_t SWD_UnLock()
{
...
SWD_UnLock0();
SWD_EEE_UnlockTiming();
SWD_UnLock1();
delayus(100);
SWD_UnLock0();
delayus(100);
SWD_UnLock1();
...
}
- 读取
Read()
, 因 flash 为 16 位, 参数addr
为word地址, 每次读取两个字节, 返回一个 word 数据
uint16_t SWD_EEE_Read(uint16_t addr)
{
volatile uint8_t hbyte, lbyte;
SWD_EEE_CSEQ(0x00, addr);
SWD_EEE_CSEQ(0xa0, addr);
SWD_WriteByte(1, 0xaa, 1);
lbyte = SWD_ReadByte(1, 0);
hbyte = SWD_ReadByte(0, 1);
SWD_Idle(10);
SWD_EEE_CSEQ(0x00, addr);
return (hbyte << 8) | lbyte;
}
- 写入
write()
, 因 flash 为 16 位, 参数addr
为 word 地址, 每次写入两个字节, 即一个 word 数据
void SWD_EEE_Write(uint16_t data, uint16_t addr)
{
volatile uint8_t ib;
volatile uint8_t timout = 0x1f;
SWD_EEE_CSEQ(0x00, addr);
SWD_EEE_DSEQ(data);
SWD_EEE_CSEQ(0x04, addr);
SWD_EEE_CSEQ(0x84, addr);
SWD_EEE_CSEQ(0x02, addr);
do {delayus(50);
ib = SWD_EEE_GetBusy();
--timout;
} while(ib == 1 && timout > 0);
SWD_EEE_CSEQ(0x00, addr);
}
以上 16 位地址和数据输入输出均为低字节优先, 然后再高字节, 即 little-endian 模式.