hid_blaster
2010-10 pic18blaster arm_blaster STM8S（改）OpenOCDライター
ATtiny2313(HIDaspxハードウェア)を使ってARM用JTAGアダプター(FlashROMへの書き込み、OpenOCD用デバッガ)を製作する。†
*1
===JTAG CABLE===>
■ 概要
これは、OpenOCD の DLL ハック（実験）です。 即ち、外部に DLL を置いて、JTAGアダプターのドライバーの分離実装を試みています。
■ 現在のステータス
低速ですが、とりあえず、ATtiny2313を使用したJTAGアダプターが動いています。 現在、8kBファームの書き込み時間は3.4秒程度にまで高速化しています。 (USB2.0HUBを通した状態での計測です)
■ 特筆すべき点
- HIDaspxのファーム差し替えのみで実現しています。*2
- HIDaspx AVRライターとしては、今までどおりに使えます。*3
- PICライターとして、PIC18Fへブートローダーを書き込む用途に対しても今までどおりに使えます。
■ 試し方
試行にはWindowsXPを用います。
HIDaspx ハードウェアを用意して、ファームウェアのみ、下記のものに差し替えておきます。
hid_blaster/firmware/main-12.hex
註：上記回路図は5V駆動になっていますが、実際は3.3Vレギュレータを入れて3.3V駆動する必要があります。
- ATtiny2313を5V駆動にする場合は、sa89a.net様のUSBブラスターもどきのように抵抗分圧する手法もあります。
結線は、
ATtiny2313 ARM基板 JTAG端子
PB7 ------------- TCK
PB6 ------------- TDI
PB5 ------------- TDO
PB4 ------------- TMS
となります。これ以外のnTRSTピンなどはまだサポートしていません。(USB-Blasterと同様)
(上記４本の線は直結でも動作しましたが、100Ω程度の直列抵抗を入れてショート事故を防ぐようにする
ほうが安全です)
ARM側は3.3Vなので、AVR側の電圧に注意してください。(ATtiny2313側も3.3Vにする必要があります)
hid_blaster/ ディレクトリの ocd.bat あるいは、 ocd2.bat を起動して、openocd.exeの吐き出すメッセージ を確認することが出来ます。
- ocd.batは書き込みターゲットSTM32マイコン用、ocd2.batは書き込みターゲットLPC2388マイコン用の起動ファイルです。
正常に接続出来ているようでしたら、telnetで localhost:4444 番に接続して、OpenOCDコマンドを実行して みてください。
■ ディレクトリ構成
hid_blaster-+- ソース.
|
+--helper\ ヘッダーファイル.
+--jtag\ ヘッダーファイル.
|
+--firmware\ ATtiny2313側のファームウェア (main-12.hexを焼きます)
|
+--openocd_patch\ openocd本体側作成用の改造点
■ プログラムの再ビルド方法
WindowsXP上のMinGW-gccコンパイラを用いてmakeしてください。 makeすると、hidblast.dll が作成されます。
- openocd.exe本体を再ビルドする方法は、ここを参照してください。
今回の改造部分ソースはopenocd_patch/ ディレクトリに置いています。
Linux上でのビルドオプションは、こんな感じです。
$ ./configure \
--build=i686-pc-linux-gnu \
--host=i586-mingw32msvc \
--enable-maintainer-mode \
--enable-dummy
出来上がった openocd.exe 本体は、ドライバーとして、同一ディレクトリに存在する hidblast.dll を 起動時に呼び出します。(存在しなければ、dummyドライバーのみが組み込まれます)
■ 現状の問題点
まだ遅いです。 HIDmon / HIDaspx の機能を残してはいますが、コードサイズ節約による速度低下があります。
■ ライセンス
OpenOCDの配布ライセンスに準じます。
■ 展望
- hidblast.dll ファイルを(自力で)差し替えるだけで、これ以外のJTAG自作書き込み器をサポートすることが可能になります。
- OpenOCD本体ソースに変更を加えることなく、自由にドライバー作成できるようになります。
- OpenOCD本体ソースには殆ど手をつけていませんので、今後のOpenOCDの変更点に追従する手間はほとんど要りません。
- （ただしjtag_command_queueの構造が変わった場合はもろに影響を受けますが・・・）
- hidblast.dll のエントリーポイントは、
DLL_int get_if_spec(struct jtag_command **q);
- だけです。
- 引数のstruct jtag_command **qのqには、openocd本体のjtag_command_queueというグローバル変数のアドレスを渡します。
- 戻り値は、(intになっていますが) ドライバー記述構造体のアドレスになります。
ダウンロード(仮)†
| hid_blaster.zip | WindowsXP,MinGW用ソース、実行ファイル、AVR側ファームウェア、openocd本体改造パッチ |
- 数日おきに更新していますので、古いと思ったら最新を取得してみてください。
バッチ実行によるFLASH書き込みログ†
C:\hid_blaster>openocd.exe -f blaster.cfg -f stm32.cfg -f batch.cfg
Open On-Chip Debugger 0.5.0-dev (2010-10-10-20:52)
Licensed under GNU GPL v2
For bug reports, read
http://openocd.berlios.de/doc/doxygen/bugs.html
if load
Info : only one transport option; autoselect 'jtag'
10 kHz
1000 kHz
adapter_nsrst_delay: 100
jtag_ntrst_delay: 100
=*= dummy_init(void)
TARGET DEV_ID=5a
Info : clock speed 1000 kHz
Debug: 1 0 bitbang.c:439 bang_reset(): reset to: RESET
Info : JTAG tap: stm32.cpu tap/device found: 0x3ba00477 (mfg: 0x23b, part: 0xba00, ver: 0x3)
Info : JTAG tap: stm32.bs tap/device found: 0x16410041 (mfg: 0x020, part: 0x6410, ver: 0x1)
Info : stm32.cpu: hardware has 6 breakpoints, 4 watchpoints
TapName Enabled IdCode Expected IrLen IrCap IrMask
-- ------------------- -------- ---------- ---------- ----- ----- ------
0 stm32.cpu Y 0x3ba00477 0x3ba00477 4 0x01 0x0f
1 stm32.bs Y 0x16410041 0x06412041 5 0x01 0x03
0x06410041
0x06410041
0x06410041
0x06410041
Info : JTAG tap: stm32.cpu tap/device found: 0x3ba00477 (mfg: 0x23b, part: 0xba00, ver: 0x3)
Info : JTAG tap: stm32.bs tap/device found: 0x16410041 (mfg: 0x020, part: 0x6410, ver: 0x1)
Warn : Only resetting the Cortex-M3 core, use a reset-init event handler to reset any peripherals
target state: halted
target halted due to debug-request, current mode: Thread
xPSR: 0x01000000 pc: 0x08000120 msp: 0x20005000
auto erase enabled
Info : device id = 0x20016410
Info : flash size = 128kbytes
wrote 8192 bytes from file main-0000.hex in 3.421875s (2.338 KiB/s)
verified 8016 bytes in 1.140625s (6.863 KiB/s)
shutdown command invoked
=*= dummy_quit(void)
JTAGコマンドの追加とプロトコルについて†
- hidcmd.h
#define HIDASP_JTAG_WRITE 0x34 //JTAG 書き込み. #define HIDASP_JTAG_READ 0x35 //JTAG 読み書き.
- が追加されてます。
- HidReportの下りストリーム(PC->AVR) サイズは最大38バイトまでです.
+------+------+-------------------+------+-------------------+------+-------------+-----+ | 0x34 | jcmd | data列 | jcmd | data列 | jcmd | data列 | 0x00| +------+------+-------------------+------+-------------------+------+-------------+-----+
- jcmdの1バイトは以下のように定義（その１）
bit 7 6 5 4 3 2 1 0 +---+---+---+---+---+---+---+---+ | 0 | b6| JTAG転送bit数(TDIの数)| ＋ JTAG転送bit数分の TDIビット（LSBファースト） +---+---+---+---+---+---+---+---+
- b6はTDI送出の最終bitでTMSを1にするなら1 しないなら 0 ： TMSは最終bit以外は常時0
- jcmdの1バイトは以下のように定義（その２）
bit 7 6 5 4 3 2 1 0 +---+---+---+---+---+---+---+---+ | 1 |BITBANG転送回数(後続byte数)| ＋ BITBANG転送回数分(byte数)のデータ +---+---+---+---+---+---+---+---+
- BITBANGデータの１回分は、TCK=LOWのサンプルとTCK=HIGHのサンプルをパックしたデータ。
bit 7 6 5 4 3 2 1 0 +---+---+---+---+---+---+---+---+ |TCK|TDI|TDO|TMS|TCK|TDI|TDO|TMS| （上位４ビットが最初にセットされ、次に下位４ビットがセットされます） +---+---+---+---+---+---+---+---+
- TCKを変化させたくないときは、両方のTCKビットを同じ値にします。
- TDOは入力PINなので出力されるわけではないけれど、ATtiny2313の場合はTDOプルアップ指定(1)になります。
- HidReportの登りストリーム(AVR->PC) サイズは最大38バイトまで. HIDASP_JTAG_READ発行時のみ折り返し返送されます.
+----------------------------------------+ | JTAG受信データ(TDOの読み取りビット列) | （最大38バイトまで） +----------------------------------------+
- ビット列はLSBファースト. 送信されたTDIビット列とそのまま対応しています.
その他補足
#define HIDASP_JTAG_READ 0x35 //JTAG 読み書き.
- を実行するときは、HidReportの下りストリーム(PC->AVR)を単純な形式（１コマンドのみ）にします。
+------+------+-------------------+------+ | 0x35 | jcmd | data列 | 0x00 | +------+------+-------------------+------+
- jcmdがBitBangモードのときは、返答データはありません。JTAG(TDI列)のときのみ(TDO列)を返します。
- JTAGストリームが長い場合(56bit以上のTDIを送ってTDOを受け取る)は、56bit単位に分割転送します。
- その場合、最後のストリームの最終bitのみ、TMSを1にする処理が入ります。(b6=1のパケットを用意します)
- ATtiny2313はファームウェアサイズが極端に少なく(2048byte)複雑な処理を入れられないので、TDOの読み取り動作 は常に実行されます。(返答不要な場合も)
- また、TDI送出->TDO読み取りの処理も、8bitループと8bit未満端数ループに分離すれば高速化出来ますが、ファームウェアサイズの制限のためそれを行っていません。
- ATtiny2313のファームを再ビルドするときは、gcc3.4ベースのavr-gccを使用してください。
- gcc-4.xベースのavr-gccだとサイズオーバーします。
WinAVR-20060421の入手先は以下を参照してください。
OpenOCDの簡単な使い方†
- 起動したらまず、localhost:4444番ポートにtelnetで(TeraTermなどを使って)繋いでください。
- TeraTermから、以下のようなコマンドをタイプすると、結果が表示されます。
OpenOCDコマンド 意味 scan_chain 接続されているＴＡＰのリストを見る。 reset halt ターゲットCPUをHALTさせる reg ターゲットCPUのレジスタを見る mdw アドレス カウント display memory words <addr> [count]メモリーダンプ step ＣＰＵをステップ実行させる flash write_image erase main.hex main.hexをFLASH ROMに書き込む(そのまえにCPUをHALTにしておきます)
参考文献(LINK)†
OpenOCDが動くまで (kimura Lab)
OpenOCD (ベストテクノロジーさん)
OpenOCD本家
リンク†
千秋ゼミ：arm_blaster AVR/news58
*1 画像は wsnak 様が販売している WSN216基板
*2 但しAVRチップには3.3Vを供給する必要があります
*3 ファームウェア容量節約のため、若干の速度低下があります。
