打造属于你自己的STM32下载器调试器--------DAPLink

1.背景

在开发 STM32 等基于 arm 内核的单片机时，几乎所有人都会遇到同一个问题。那就是选择一款什么样的下载调试器呢？市面上有各式各样的下载调试器可供我们选择，我觉得选择一款最合适自己的，才是重要的。常用的下载器包括 J-Link，ST-Link，J-Link0B，CMSIS-DAP，DAPLink 等。

当接触到 DAPLink 这个方案后，我们根据官方开源的原理图，设计了一版下载调试并且开始了一段时间的试用。实物非常的小巧，尺寸为：25mm x 56mm，实物长下面这样了。

同时，我们在源码的基础上进行了一些改进，实现了串口 ISP 功能。另外，原来方案的基础上，增加了板载自恢复保险丝，保证即使短路也不会烧坏主板，这样心里踏实多了。项目经过了长时间的使用测试，固件非常稳定。五合一功能：下载、调试、串口、3.3V/5V 供电，串口 ISP。

本文基于 ARMmebed 官方开源代码打造了一款 DAPLink 下载调试器，并做了些许改进，无论初学与否，跟随下面教程，你也可以打造属于你自己的 DAPLink!

2. DAPLink 项目简介及使用方法

2.1 功能介绍

这是一款 ARM 官方开源的仿真器，可以实现全系列 Cortex-M0/M3/M4/M7 内核芯片的程序下载和调试。特性如下：

• a.官方开源，无版权限制，稳定不丢失固件
• b.SWD 接口，全系列 Cortex-M0/M3/M4/M7 下载和调试（HID）
• c.自带 USB 虚拟串口，方便程序调试（CDC）
• d.拖拽下载功能，模拟 U 盘，将 Hex 或 bin 格式文件拖拽或拷贝至 U 盘完成下载(MSC)
• e.串口下载程序，改进官方程序实现（串口 ISP）
• f.输出 5.0V 电源，可供电目标电路
• g.输出 3.3V 电源，可供电目标器件
• h.板载自恢复保险丝，短路自保护
• i.Win10 即插即用，无需驱动

2.2 接口及尺寸

产品上下共计 8 个插针，其中上面四个插针为下载调试接口，下面四个插针为串口通讯接口。具体引脚如下所示：

DAPLink 与单片机的连接关系：

产品上下共计 8 个插针以 STM32F103xx 单片机为例：DIO 对应 PA13，CLK 对应 PA14，RST 对应 NRST（可不连接）。3.3V 或 5V 供电可根据时许需要选择。

2.3 开发环境

DAPLink 由 CMSIS-DAP 发展而来，因此，但凡支持 CMSIS-DAP 协议的开发环境都可用来下载或调试程序，包括不仅限于下列 IDE 软件：

• 1. MDK Keil
• 2. IAR

2.4 通过 Keil 下载程序的配置

首先将 DAPLink 插入 PC 的 USB 口，显示如下图所示：

• 1.如果识别成功，在设备管理器中会生成一个串口 ①USB串行设备(comX),每个电脑显示的数字会不一样，我这显示的是 com19, 记住这个数字即可；
• 2.”我的电脑“目录下将生成 ② 名称为 DAPLINK(E:) 的 U 盘；
• 3.如果没出现上述现象，请重新插拔 DAPLink。
  注意：win7 或 win8 操作系统需要安装串口驱动，资料包中包含驱动，或至官网下载
  
• 4.打开 keil5 软件，点击如上图所示的 ① 配置选项，进入 Options fo Target ‘Flash’ 选项；
• 5.在 ② 所示的 Debug 子菜单下，use: 下拉菜单 ③ 选择 CMSIS-DAP Debugger;
• 6.点击 ④ 的 Setting，进入下一步设置；
  
• 7.在上图 Debug 子菜单下按图中 ①、②、③ 进行配置，最大速度为 10MHz；
• 8.DAPLINK 与目标板连接好之后，将会显示 ④ 器件信息；
• 9.如果没有显示 ④，请重现连接 DAPLINK 与目标板，并返回第 6 步重新设置；
• 10.切换到 Flash Download 录下，如下图所示；
  
• 11. 按照上图 ①、② 进行设置；
• 12.其中 ② 需根据单片机具体型号进行选择，点击 add 或 Remove 进行添加或删除；
• 13.接着点击所有 OK 完成设置；
• 14.编译好工程之后，点击下图所示的 LOAD，开始程序下载；
  
• 15.上述配置一次永久有效，下次下载时只需点击 LOAD 即可。

2.5 串口下载配置

DAPLINK 的官方源码并不支持串口下载程序功能，我们对程序稍微做了些改进，增加了串口下载功能，平时也可以作为普通串口使用。串口电路连接图如下所示：

其中，TxD--->RxD，RxD<---TxD，以 STM32F103xx 为例，DAPLink 的 TxD 对应 PA10，RxD 对应 PA9。

• 1.启动单片机串口下载软件 mcuisp.exe；
• 2.如下图 ① 配置串口端口和波特率，端口号为前面识别的 DAPLINK 串口号，波特率可以任选，我这里以 460800bps 为例；
• 3.如下图 ② 所示选择需要下载的 HEX 文件；
• 4.如下图 ③ 选择 不使用RTS和DTR；
  
• 5.确保 DAPLink 与目标板串口已经连接好，并且配置好 BOOT0,1 的值，以 STM 系列单片机为例：设置 BOOT0=1，BOOT1=0；
• 6.点击上图所示的 ④开始编程(P)，随后按下目标板的复位按键；
• 7.如下图所示，显示下载程序信息，表示下载成功。
  

2.6 拖拽下载配置

DAPLINK 的拖拽下载功能，是指只需要将编译好的.Hex 或.Bin 文件拖拽至 DAPLINK 的 U 盘便可完成下载。正常情况下，DAPLINK 的 U 盘中将包含下图所示的两个文件：

如果拖拽下载成功，下载成功的详细信息可以在 DETAILS.TXT 文件查询。如果下载不成功，U 盘目录下将生成 FAIL.TXT 文件， 在文件中可以查看下载失败的具体原因。

但是，U 盘拖拽下载功能有所限制，一种固件只能对应一系列单片机。例如，我们这款产品出厂时烧录的是 STM32F103xx 系列的固件，因此，只支持 STM32F103xx 系列单片机拖拽下载。如果你想要拖拽下载 STM32F401xx 系列单片机程序，则必须将固件更新为 STM32F401xx 的固件。产品资料包中包含了官方支持的几种固件。固件更新方法详见下一节内容。

2.7 固件更新办法

• 1.使用跳线冒或者镊子等工具将 RST 和 GND 之间短路，并将 DAPLINK 插入 PC，生成的 U 盘名称将变为 MAINTENANCE(E:)，如下图所示：
  
• 2.出现了上述 U 盘之后，将跳线帽断开，即保证 RST 和 GND 处于断开状态；
• 3.将对应系列单片机的 .bin 格式固件拖拽至 U 盘，完成更新；
• 4.如果下载成功，将 DAPLink 重新拔插一下便可正常使用了。

注意事项：

固件一定要是名称中包含 CRC 的跳线帽断开，即保证 RST 和 GND 处于断开状态；

• 3.将对应系列单片机的 .bin 格式的文件，如果 DAPLIN 的 bootloader 文件损坏了，我们需要使用其他的下载器先将 bootloader 文件下载至 DAPLink 中，再按照上面的方法更新固件。DAPLink 自身的下载口在设备的侧面，打开源代码文件夹 stm32f103xb_bl 的 bootloader 工程，并通过 keil5 软件将其下载至模块中。
  

3. DAPLink 官方源码编译方法

对于喜欢 DIY 的朋友来说，使用官方源码来定制个性化的 DAPLINK 将会是一件乐趣无穷的事情。小编经过一段时间的摸索，熟悉了源码编译的流程，即使是初学者，按照这套流程也能快速的将程序跑起来，为了让大家在学习，开发的过程中少走些弯路，将它们在这里分享给大家。

Step1 工具软件安装

包括下面这些必备的软件，软件包含在资料包中，也可以自己网上下载：

• 1.python2.7
• 2.Git
• 3.MDK5.25
• 4.pip
  

软件安装注意事项：

• 1.首先 Python 请安装版本 2.7，其他版本可用性小编还没有测试；
• 2.安装好 python 之后，请注意添加环境变量，方法如下图所示；
  
• 3.安装好 python 后记得安装 pip；
• 4.安装好 MDK5.25。

Step2 源码下载

官方源码可以从 github 仓库下载，官方一直在维护和更新，下载地址如下：
https://github.com/ARMmbed/DAPLink。下载后，将文件解压，记住文件路径不要包含中文字符，解压后源码目录如下图所示：

Step3 建立编译环境

在源码目录下运行 git bash,如下图所示，在右键菜单中选择“Git Bash Here”:

1.在 git 输入以下代码建立初始运行环境

pip install future
pip install virtualenv
virtualenv venv

2.在 git 输入以下代码生成工程文件

venv/Scripts/activate.bat
pip instll –r requirements.txt
progen generate –t uvision
venv/Scripts/deactivate.bat

3 在 git 输入以下代码初始化仓库，并提交代码至本地仓库

git init
git add .
git config --global user.name "hugh"
git config --global user.email "hugh@163.com"                                
git commit -m "layout"

注意：上述代码必须逐条执行，需等上一条执行完毕，再执行下一条，上述代码代码执行需要连接互联网，执行过程需要一点时间，务必耐性等待。

Step4 编译以及 DIY

按照上述操作过后，在源码目录的 Projectfiles 文件夹下将分别生成 bootloader 工程和固件工程。

我们打开其中一个固件工程进行编译，如果 step3 各部分操作无误，编译结果将如下图所示。

到目前为止，便可以根据你自己的想法进行 DIY 了。DAPLink 的功能详细介绍和使用方法可以参考百度网盘文档：
链接：https://pan.baidu.com/s/1UrB2PPemmqqJzdAdFapPbA 提取码：x25j

电路板 PCB 工程开源如下，注意该工程本来是要设计离线 DAP 用的，中途项目暂缓，先将 PCB 工程开源出来（电路板验证过），DIY 玩家可以自己行打样，移植的时候需要自行根据原理图结合程序更改 IO 口配置。工程下载链接：ProProjectRYDAPonline20240123.epro
注意使用立创 EDA 专业版导入工程即可使用。