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[嵌入式]调试单片机的link-debuger

仓库地址:GitHub
个人博客:国际站:fzxhub.com 中国站:fzxhub.gitee.io

简介

本项目是一个link debuger,用于调试带有JTAG、SWD接口的微控制器。由于SWD接口的优势,以及本项目宗旨是做一个美观、小巧、功能全的调试器,因此查阅了许多开源电路、开源固件。最终做了该PCB。由上下两层PCB通过铜柱连接在一起。铜柱复用为上下板供电线路。

优点

  • 小巧、多功能

  • 插针隐藏设计、方便携带

  • 支持Jlink、STlink、DAPlink

  • 支持RS485调试

  • 支持ESP32等IC的自动下载(RTS、DTR信号预留)

  • 使用Typec接口的对称性改成SWD、UART信号接口

  • 采用底板顶板贴合设计、铜柱复用电源连接底板顶板

实物展示

link实物

link实物

link实物

底板3D图

底板3D图

功能

  1. debuger(jlink、stlink、daplink任意中的一种)

    • SWD接口下载和调试功能

    • link虚拟的串口功能(需要jlink、stlink、daplink固件支持)

    • link支持拖拽下载(需要jlink、stlink、daplink固件支持)

  2. USB转UART(CP2102虚拟的串口)

  3. USB转RS485(RS485由CP2102的UART电平转化,同一时刻只使用一种,EN接通使用RS485,不接使用UART)

  4. USB HUB(可以再接入其他1个USB设备,TYPEC接口)

  5. 信号线交叉硬件设计

功能说明

  • link功能表示可是使用jlink、stlink、daplink任意一种固件,烧录入不同的link固件,该设备就是可以实现变身。

  • USB转串口功能,因为三种固件都支持虚拟UART功能,因此都可以使用USB转UART(TTL),下载、调试、UART调试集一身。

  • 除了固件虚拟的UART,再接入一个CP2102虚拟一个串口,该串口主要引出RTS、DTR信号,在目标板上合理设计可以自动下载ESP32、STM32串口下载。

  • 还将CP2102虚拟的UART(TTL)进行电平转换后得到RS485接口,用于RS485调试

  • 在输入USB接口之后绘制了一个USB HUB芯片,芯片是支持一拖四USB HUB,速率达到USB2.0。可通过电阻选择USB HUB是否使用。设计成可选择,主要防止USB HUB的不稳定造成link debugger的不稳定,如USB HUB不稳定或者不使用,可进行硬件上的切换。切换方式通过丝印在背面。

  • 信号线交叉设计主要用于在电路设计时大意将例如UART的RX、TX接错时可切换debuger的电阻即可。切换方式通过丝印在背面。

  • 本设计接口使用了typec USB接口定义了SWD接口、UART接口。在设计你的原型电路时,可以使用typec USB来设计SWD、UART接口后,通过typec USB线连接PC、link debuger、原型电路即可开始下载与调试。

  • 该设备输出共四个typec USB:

    • typec USB1:SWD、UART接口

    • typec USB2:固件虚拟的UART接口

    • typec USB3:CP2102虚拟的UART接口,带DTR、RTS信号

    • typec USB4:USB HUB接口

接口定义

接口定义图

支持固件类型

  1. jlink
  2. stlink
  3. daplink

支持接口与定义

说明:个人觉得嵌入式开发调试接口20PIN的牛角座端子太大,不适合在开发板或者项目电路板上使用,直接使用插针的方式在电路板使用,当迁移电路板后需要再次每根杜邦线连接,累~,在USB接口定义有可以直接使用的线和接口,因此我想使用USB线来做我们SWD、UART接口的使用。

我在之后的电路板、自绘开发上直接使用TYPEC接口母座来连接SWD、UART接口后,使用TYPEC线连接link_debuger和电路板即可开始使用。因此有了以下将USB接口信号改成SWD、UART接口的定义。
利用TYPEC正反插时的对称性。

  1. typec USB类型的SWD&UART支持接口:

    • VCC、SCK、SWD、SWO、RST、TX、RX、GND
    • 接口对应
      TYPEC母座信号定义自定义SWD、UART信号
      VBUSVCC
      D+(DP)SCK(可与SWD交换)
      D-(DN)SWD(可与SCK交换)
      TX1-&TX2-RST
      RX1-&RX2-SWO
      TX1+&TX2+TX(可与RX交换)
      RX1+&RX2+RX(可与TX交换)
      GNDGND
  2. typec USB类型的UART

    • VCC、TX、RX、GND
    • 接口对应说明
      TYPEC母座信号定义自定义SWD、UART信号
      VBUSVCC
      D-(DN)TX(可与RX交换)
      D+(DP)RX(可与TX交换)
      GNDGND
  3. typec USB类型的UART,带DTR、RTS信号

    • VCC、TX、RX、RTS、DTR、GND
    • 接口对应说明
      TYPEC母座信号定义自定义SWD、UART信号
      VBUSVCC
      D-(DN)RX(可与TX交换)
      D+(DP)TX(可与RX交换)
      TX1+&TX2+DTR
      RX1+&RX2+RTS
      GNDGND
  4. typec USB类型的USB HUB2.0

    • 5.0V、D+、D-、GND
  5. 2.54间距8PIN的SWD&UART接口

    • VCC、SCK、SWD、SWO、RST、TX、RX、GND
  6. 2.54间距6PIN的UART接口

    • VCC、TX、RX、RTS、DTR、GND
  7. 2.54间距2PIN的RS485接口(EN接通使用RS485,不接使用UART)

    • A、B
  8. 2.54间距6PIN的供电

    • 3.3V、3.3V、5.0V、5.0V、GND、GND
  9. 20PIN的JTAG接口(只支持SWD,默认不焊接,焊接20PIN贴片插针或者牛角座即可使用)

顶部3D图

固件切换

  1. 使用自己的STLINK与link_debuger的5.0V、SWD、SCK、GND连接。

  2. 打开STM32 ST-LINK Utility

  3. 连接设备
    连接设备

  4. 打开文件
    打开文件

  5. 选择固件(DAP选择bootloader)
    选择固件

  6. 开始编程
    开始编程

  7. 点击start、等待进度条完成后即可使用
    点击start
    等待进度条

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加:2021-08-21 15:38:02  更:2021-08-21 15:40:12 
 
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