OpenOCD 代码学习（3）adapter 与 transport

前言

• 1）上一节中，我们知道 parse_config_file() 函数会边解析配置文件，边执行其中的命令，那么接下来我们将主要学习一下 OpenOCD 配置文件中涉及到的命令。
• 2）我们知道，要编写一个 OpenOCD 驱动，除了要实现烧录算法外，还要编写关于 MCU 的配置文件。OpenOCD 主要有 3 类配置文件（具体内容见官方文档第 6 节 配置文件参考），这里我们简单看一下。

• 3）<font color="red">interface</font>：指定调试器的适配器驱动。

  • （1）该驱动实现 OpenOCD 为调试器们定义的统一接口，将来自 OpenOCD 的操作，转换为调试器的操作。
  • （2）常用的调试器都有对应的驱动，如 jlink、st-link、cmsis-dap、ftdi 等。
  • （3）当你根据公有（或私有）的调试协议设计出了自已的调试器，就需要在此为其添加一个驱动。如沁恒 WCHLink 的调试器适配驱动为 wlinke。

  • （4）可以通过以下命令来查看一下 OpenOCD 支持调试器的适配器驱动：

    grep -rn "adapter driver " | awk -F ':' '{print $3}' | uniq -u
    
    adapter driver ftdi
    adapter driver cmsis-dap
    adapter driver jlink
    adapter driver rlink
    adapter driver st-link
    adapter driver hla
    adapter driver ulink
    ......

• 4）<font color="red">board</font>：指定开发板特定的初始化项。比如，同样的 MCU 内核，但 SRAM 和 FLASH 的大小、起始地址可能不同，此时可以在 board 配置文件中指定这些不同项。不过大部分情况下，只是在该配置文件中指定引用的 interfact 和 target 配置文件及其它选项，然后在烧录时指定该配置文件。
• 5）<font color="red">target</font>：指定 MCU 中需要交由 OpenOCD 控制的测试访问端口（Test Access Port, TAP）。

• 6）还有一些其它的配置文件，用于指定一些公共的调用过程，芯片信息等。本文主要是对配置文件中用到的命令（如下图）进行解析，以在命令行运行如下命令的结果为准：

  openocd -d3 -f board/airm2m_air001.cfg
  -d3 也作 --debug-level=3。即指定输出日志级别。
  -f  也作 --file。这里指定开发板为合宙 air001 芯片。

  • 

• 7）参考链接：

  • 代码：https://gitee.com/luyaocf/openocd.git
  • 官方文档：https://openocd.org/doc-release/html/Debug-Adapter-Configurat...

1 adapter driver

1.1 前置知识

1.1.1 struct adapter\_driver

• 1）在解析 adapter driver 命令之前，让我们先来了解一些前置知识。

• 2）在 interfaces.c 文件中，OpenOCD 会根据编译选项来引入一些 struct adapter\_driver。比如说我们通过以下命令使能 ftdi，将在生成的 config.h 文件中声明 “#define BUILD\_FTDI 1” 宏定义，最终使 interfaces.c 文件中的 ftdi\_adapter\_driver 生效（当然有些 adapter 是自动使能的，如 cmsis\_dap）。

  ../configure --enable-ftdi

  • （1）adapter\_driver 既实现了对调试器的驱动，又是 OpenOCD 与调试器交互的适配器。
  • （2）每个调试器都有自已支持的传输方式，初始化、退出、复位过程，以及设置速度等功能，所以 OpenOCD 提供一个接口（interface，struct adapter\_driver），来定义出 .transports, .init, .quit, .reset, .speed 等接口函数指针，让不同的调试器自己去实现，而 OpenOCD 上层只需要调用这些接口函数，即为适配器模式。
  • （3）最后，OpenOCD 支持多少种调试器，interfaces.c 文件中就会有多少 adapter\_driver。
• 3）cmsis-dap 的 adapter\_driver 实现如下：

struct adapter_driver cmsis_dap_adapter_driver = {
    .name = "cmsis-dap",
    .transports = cmsis_dap_transport,
    .commands = cmsis_dap_command_handlers,

    .init = cmsis_dap_init,
    .quit = cmsis_dap_quit,
    .reset = cmsis_dap_reset,
    .speed = cmsis_dap_speed,
    .khz = cmsis_dap_khz,
    .speed_div = cmsis_dap_speed_div,
    .config_trace = cmsis_dap_config_trace,
    .poll_trace = cmsis_dap_poll_trace,

    .jtag_ops = &cmsis_dap_interface,
    .swd_ops = &cmsis_dap_swd_driver,
};

1.1.2 transport

• 1）上一小节中，我们知道 cmsis\_dap\_adapter\_driver 的 .transports 指定了 swd 和 jtag 传输方式（如下），这一小节我们来看一下 transport 的相关内容。

static const char * const cmsis_dap_transport[] = { "swd", "jtag", NULL };

struct adapter_driver cmsis_dap_adapter_driver = {
    .name = "cmsis-dap",
    .transports = cmsis_dap_transport,
    ......
}

/************** 分隔线 **********************************************/
static struct transport jtag_transport = {
    .name = "jtag",
    .select = jtag_select,
    .init = jtag_init,
};

static struct transport swd_transport = {
    .name = "swd",
    .select = swd_select,
    .init = swd_init,
};

• 2）在 transport.c 中有一个 transport\_register() 函数，顾名思义——注册 transport。接下来，我们看一下哪些地方调用了这个函数，就可以知道 OpenOCD 支持哪些传输方式了。

  • 

• 3）最终，我们可以知道 OpenOCD 支持这些传输方式（官方文档 8.3 Transport Configuration）：

  • jtag
  • swd
  • hla\_jtag
  • hla\_swd
  • dapdirect\_jtag
  • dapdirect\_swd
  • swim
• 4）swd 和 jtag 分别是通用的传输方式；而 hla\_jtag 和 hla\_swd 则是来自于使用了一些高级抽象 API 的 hla\_adapter\_driver；dapdirect\_jtag 和 dapdirect\_swd 则提供了仅支持 ST-Link 的直接访问 ADIv5 DAP 方式。
• 5）注：以下代码结构表示，在 GCC 中，项目启动时调用该函数，所以在 OpenOCD 启动时，这些 transport 将会被注册：

static void swd_constructor(void) __attribute__((constructor));
static void swd_constructor(void)
{
    transport_register(&swd_transport);
}

1.2 adapter driver cmsis-dap

• 1）上一小节前置知识中，我们知道 OpenOCD 在编译期加载调试器的驱动适配器（adapter\_driver），在启动时注册所有的传输（transport）。下面我们来看一下 “adapter driver cmsis-dap” 命令的执行逻辑。

• 2）adapter driver cmsis-dap 命令的执行逻辑如下：

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  • （1）首先执行该命令将会回调到 handle\_adapter\_driver\_command() 函数。在该函数中将遍历所有的 adapter\_driver，并根据该命令指定的驱动名（这里为 cmsis-dap）找到对应的 adapter\_driver。
  • （2）然后，注册该 adapter\_driver 定义的命令，并设置其允许的传输方式（transport）
  • （3）最后，如果该 adapter\_driver 只支持一种传输方式，则直接调用该传输方式的 select() 函数来选择传输方式；如果支持多种，则 OpenOCD 使用 allowed\_transports 记录所有支持的传输（等待用户后续选择）。
• 3）在前置知识小节中我们知道，cmsis-dap 驱动支持 swd 和 jtag 两种传输，所以上图中虚线框的内容不会执行，即这里不会直接确定传输方式。

2 transport select

• 1）顾名思义，transport select 命令即为传输选择。在前置知识中我们知道，transport 目前一共有 7 种：swd、jtag、swim、hla\_swd、hla\_jtag、dapdirect\_jtag、dapdirect\_swd。

• 2）transport select 命令执行逻辑：

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  • 根据指定的传输方式不同，将进行不同的选择逻辑。不过殊途同归，最终的逻辑都是注册与指定传输方式相关的命令。
• 2）transport 相关的命令见官方文档：https://openocd.org/doc-release/html/Debug-Adapter-Configurat...