ARM仿真下载器

1、ARM Cortex系列仿真调试器

　　1.1、主流的调试工具

　　（1）J-Link

　　J-Link是最著名的ARM开发调试工具，J-Link由SEGGER公司生产。提供对市面上几乎所有ARM内核芯片的支持。目前最新版本的J-Link产品为V9，支持JTAG和SWD模式。并且对主要的IDE环境如KEIL、IAR都有良好的支持。优点很多，因此也是首选的调试工具。

　　（2）ULINK，通用的ARM JTAG工具ULINK

　　ULINK是ARM官方的调试工具，KEIL出品。ULINK也可以支持大多数的ARM芯片，对KEIL的支持非常好，是KEIL的默认调试工具。缺点是因为不支持IAR，影响了ULINK的推广。ULINK官方提供电路图等资料，属於半开放的，可以自做。

　　1.2、其它通用型工具

　　（1） OpenJTAG

　　OpenJTAG为开源的JTAG调试工具，功能强大，并且配合其他的开源软件工具可用於在Linux对ARM芯片进行调试，因此在一些社群中使用较多。因为采用FTDI+FPGA双芯片的架构，成本相对较高。

　　（2）J-link ARM-OB

　　因为SEGGER版本众多。其中有一些定制的版本，不带J-link模式而仅支持SWD模式。J-link ARM-OB最初是SEGGER给某个厂家的特殊版本。被破解后目前可以自制，成本约￥20。

　　ARM-OB因为不支持JTAG模式，而仅支持SWD模式，因此有些较早的ARM7内核MCU，并且不支持SWD模式的芯片，是不能够调试的。

　　（3）低成本的并口JTAG

　　并口JTAG的电路网上很多，目前因为电脑没有了并口的关系，处於淘汰阶段。但从成本上来说是最便宜的。较流行的一种要注意20PIN的接线，其中RTCK的接法。

　　1.3、定制版本和厂家的调试工具

　　（1）ST公司的ST-LINK

　　ST-LINK可以单独购买，也可以通过ST公司的开发板自带，Discovery系列的开发板价格最低价格不到￥100。板载的ST-LINK可以仿真ST公司的所有ARM芯片。

　　ST-LINK除支持ST公司的ARM MCU（M3内核的STM32F1、F2，M4内核的F4、F3以及M0内核的F0），还支持STM8系列。ST-LINK的版本目前为ST-LINK V2。虽然资料基本公开，但既然成本不高，就没必要自制。

　　（2）TI公司的Stellaris ICDI

　　TI的Stellaris ICDI用於调试Stellaris系列芯片。TI的开发板都自带的，采用FTDI2232芯片，并额外提供串口用於调试。也有少量产品使用LM3S的MCU代替FTDI2232仿真。

　　TI的ICDI调试工具支持LM3S系列Cortex-M3以及LM4F系列Cortex-M4内核的芯片。支持Keil、IAR以及自家的CCS调试环境。TI的LM3S811开发板原来是送的，不花钱，现在LM4F的Lanchpad通过官方论坛可以以低於￥100的价格买到。

　　（3）NXP公司的LPCXpresso

　　NXP的LPCXpresso开发板支持NXP的M0和M3系列MCU调试，板载的开发工具设计成与目标芯片分离，因此可用来对NXP的CORTEX-M0和M3调试。

　　目前LPCXpresso板载的调试目前必须与特定的LPCXpresso IDE软件配合，而不能配合使用KEIL和IAR。但因为是基与Eclipse开源项目，所以可以支持Linux环境。

　　与LPCXpresso相仿的国内的英蓓特和周立功也有NXP LPC1114芯片的开发板。

　　NXP的另一个支持环境是mbed，目前mbed也对Freescale的一些芯片提供支持。

　　（4） Nuvoton新唐的Nu-Link

　　目前新唐推出了M0内核的MCU，（M4内核的计划推出）开发板自带Nu-Link，用来调试自家的芯片。新唐科技的开发板型号很多，如果参加过中电网的线上座谈的话，手头应该会有了。开发板的价格未知，但厂商目前基本上是以送的方式再推广。

　　（5）Freescale的Freedom

　　飞思卡尔的Freedom系列开发板算很便宜，官方价格有些不到￥100，用於开发M0+系列的KinetisL系列。自带OPENSDA。

　　（6）CooCox的CoLink

　　也是采用FTDI2232芯片实现。属於少有的国内开源项目。提供完整的资料，可以自制。CoLink不仅支持CooCox IDE，也可以支持KEIL等环境，只是目前支持的芯片还比较少，并且大部分是M0内核的芯片。

　　（7）其他MCU厂商的调试工具

　　爱特梅尔 、EnergyMicro 、英飞凌 、亚德诺 、赛普拉斯 、芯科实验室 、富士通 、盛群 、瑞萨

2、常用的仿真器

　　2.1、J-Link

　　SEGGER公司的 J-Link是嵌入式开发领域常用的ARM调试器。 J-Link是为支持各种处理器内核芯片推出的USB主机接口的JTAG调试仿真器。可以配合多种主流的集成开发环境（免费的Eclipse，GDB，Segger Embedded Studio，IAR EWARM，ARM Keil等），支持所有ARM7/9/11, Cortex M/R/A, 8051, PIC32, PowerPC, RX和RISC-V内核芯片的调试仿真，操作方便、连接方便、简单易学是开发微处理器最实用的开发工具之一。

　　J-Link是SEGGER公司为支持仿真ARM内核芯片推出的JTAG仿真器。配合IAR EWAR，ADS，KEIL，WINARM，RealView等集成开发环境支持所有ARM7/ARM9/ARM11,Cortex M0/M1/M3/M4, Cortex A5/A8/A9等内核芯片的仿真，与IAR,Keil等编译环境无缝连接，操作方便、连接方便、简单易学，是学习开发ARM最好最实用的开发工具。产品规格：电源USB供电，整机电流 <50mA 支持的目标板电压 1.2 ～ 3.3V，5V兼容 目标板供电电压 4.5 ～ 5V (由USB提供5V) 目标板供电电流 最大300mA，具有过流保护功能 工作环境温度 +5℃～ +60℃ 存储温度 -20℃ ～ +65℃ 湿度 <90%尺寸（不含电缆） 100mm x 53mm x 27mm 重量（不含电缆）70g 电磁兼容 EN 55022, EN 5502 。

　　J-LINK仿真器目前已经升级到V9.50版本，其仿真速度和功能远非简易的并口WIGGLER调试器可比。J-LINK支持ARM7/ARM9/ARM11,Cortex M0/M1/M3/M4, Cortex A4/A8/A9等内核芯片，支持ADS、IAR、KEIL开发环境。V9.3版本较V8.0版本进一步提升了下载速度，最大下载速度提升到1 MByte/s。

　　JLINK是一个通用的开发工具，可以用于KEIL、IAR、ADS 等平台。速度，效率，功能都很好，据说是众多仿真器里最强悍的。

　　（1）J-LINK硬件版本

　　J-Link拥有多种型号如J-Link BASE、J-Link PLUS、J-Link ULTRA+、J-Link PRO等。我们常说的是J-Link V8、V9、V10版，指的是J-Link BASE的硬件版本。如何查看目前使用的J-Link是哪个型号及硬件版本呢？将J-Link连接到电脑，然后使用Segger提供的J-Link Commander工具来进行查看，如下图：

　　JLINK 从 V1 到 V4 是同等级别的，使用了16位的复杂指令集CPU作为控制器，不同版本之间仅仅是在固件和电路上有着一些小的改进。 　　

　　但是从 V5 版开始，使用了 ARM7 作为主控制器，JTAG 接口最大速度一下提升到 12M，由于这个高速度，JLINK 的性能突飞猛进，尤其是用软件提供的无限断点功能非常好用，不再被 ARM 核的两个硬件断点限制搞得很难受了。

　　同是 V5 版的 JLINK 也有比较大的改动，V5.0 到 V5.2 是小小的调整。

　　V5.3 为 KICK-START 版本专门增加了一个电源供应功能，可以让简单的学习板无需外接电源就可以使用了。但是这个功能也仅仅是 KICK-START 版本才有，其它版本上没有这个功能。

　　 而V5.4将原来挂在外面的5V电源CPU适配器装配到内部了，改动比较大。这样就可以直接调试5V的ARM了，不然买个小适配器电路板也要几百块，让用户亏死了。 

　　从 V5.4 到 V5.9 似乎没有什么改动，因为手册都没有提到过，也就是说没有啥值得提的。而且新升级的固件也说可以支持ARM Cortex-M3的SW-DP、SWJ-DP两种调试模式，并且这个功能在V5.x系列上均可以支持。 

　　V6.0 是为了适合低密度管脚 ARM 的调试来改进的。由于这类 ARM 的 JTAG 接口常常与 I/O 口合用，如果这些 I/O 被分配了 JTAG 功能以外的作用，则在每次用 JTAG 下载完数据后，必须要拔掉 JTAG 电缆，免得 JLINK 的 JTAG 接口输出电平干扰 CPU 的 I/O 工作。而V6.0新的改动就是让 JTAG接口可以进入高阻状态（和三态门功能一样），与用户的电路在电气上完全断开了，这样可以避免用户来回拔插JTAG电缆的动作，又方便又实用。

 　　（2） J-LINK 固件

　　固件就是运行在J-Link内部的程序，官方会不定期发布新的固件。我们可以根据自己的需要来选择J-Link的固件。J-Link固件升级和J-Link驱动升级不是一个概念，升级固件是指更改J-Link内部运行的程序，而升级J-Link驱动是指更改PC端J-Link的驱动程序。并不是每升级一次J-Link驱动程序都需要升级一次J-Link固件。使用Segger提供的工具J-Link Commander可以查看固件版本。如下图：

升级固件可以通过J-Link Configurator来完成，如下图：

　　（3）J-LINK 驱动

　　J-Link驱动可以前往Segger官网下载。一般安装IDE时都会自带J-Link驱动程序，当从Segger官网下载最新的J-Link驱动程序并安装后， IAR中的J-Link的DLL不会更新为最新，这需要使用Segger提供的工具J-Link DLL Updater来完成这些软件自带的J-Link驱动程序的更新，如下图：

 从图中可以得知IAR 8.41、IAR 8.22、MDK5、Tracealyzer 4、uC-Probe里面的J-Link DLL可以更新，只需要将这些软件勾选上，点击右下方的OK即可完成J-Link DLL在软件中的更新和升级。

　　2.2、ULink仿真器

　　ULINK是ARM/KEIL公司推出的仿真器，目前网上可找到的是其升级版本，ULINK2和ULINK Pro仿真器。ULINK/ULINK2可以配合Keil软件实现仿真功能，并且仅可以在Keil软件上使用，增加了串行调试（SWD）支持，返回时钟支持和实时代理等功能。开发工程师通过结合使用RealView MDK的调试器和ULINK2，可以方便的在目标硬件上进行片上调试（使用on-chip JTAG，SWD和OCDS）、Flash编程。

　　但是要注意的是，ULINK是KEIL公司开发的仿真器，专用于KEIL平台下使用，ADS、IAR下不能使用。

　　2.3、ST_Link

　　STlink只能用于STM32和STM8，不能用作其他厂家的产品。目前是半开源状态。CMSIS-DAP现在叫DAPlink了，是ARM公司的开源项目，兼容性也不错。Jlink是商业产品，正品价格比较高，但是兼容性和功能应该是最好的，Jlink支持RTT，RTT（ Real Time Terminal）是SEGGER公司新出的可以在嵌入式应用中与用户进行交互的实时终端。J-link驱动4.90之后的版本都支持RTT。RTT既可以从MCU上输出信息、也可以向应用程序发送信息，由于其高速的特性，所以不影响MCU的实时性。RTT对于像SystemView这类系统分析工具来说非常重要。所以有条件的话还是购买Jlink正版仿真器，资金紧张或者想要开源的DAPlink，如果只用STM32开发，可以考虑ST-link。​

　　ST-LINK是专门针对意法半导体STM8和STM32系列芯片的仿真器。ST-LINK /V2指定的SWIM标准接口和JTAG / SWD标准接口，其主要功能有：

　　编程功能：可烧写FLASH ROM、EEPROM、AFR等；

　　仿真功能：支持全速运行、单步调试、断点调试等各种调试方法，可查看IO状态，变量数据等；

　　仿真性能：采用USB2.0接口进行仿真调试，单步调试，断点调试，反应速度快；

　　编程性能：采用USB2.0接口，进行SWIM / JTAG / SWD下载，下载速度快；

　　2.4、CMSIS_DAP

　　CMSIS-DAP本身就是开源的，没有正版盗版的说法，推荐用CMSIS-DAP

 3、JTAG和SWD接口

　　3.1、JTAG接口

　　JTAG（Joint Test Action Group，联合测试行动小组）是一种国际标准测试协议（IEEE 1149.1兼容），主要用于芯片内部测试。现在多数的高级器件都支持JTAG协议，如ARM、DSP、FPGA器件等。标准的JTAG接口是4线：TMS、 TCK、TDI、TDO，分别为模式选择、时钟、数据输入和数据输出线。 相关JTAG引脚的定义为：

　　TMS：测试模式选择，TMS用来设置JTAG接口处于某种特定的测试模式；

　　TCK：测试时钟输入；

　　TDI：测试数据输入，数据通过TDI引脚输入JTAG接口；

　　TDO：测试数据输出，数据通过TDO引 脚从JTAG接口输出；

　　JTAG协议在定义时，由于当时的计算机（PC机）普遍带有并口，因而在连接计算机端是定义使用的并口。而计算机到了今天，不要说笔记本电脑，现在台式计算机上面有并口的都很少了，取而代之的是越来越多的USB接口。所以，目前市场上已经很少看到它的身影了。

 
　　3.2、SWD接口

　　串行调试（Serial Wire Debug），应该可以算是一种和JTAG不同的调试模式，使用的调试协议也应该不一样，所以最直接的体现在调试接口上，与JTAG的20个引脚相比，SWD只需要4个（或者5个）引脚，结构简单，但是使用范围没有JTAG广泛，主流调试器上也是后来才加的SWD调试模式。

　　SWD和传统的调试方式区别：

　　SWD模式比JTAG在高速模式下面更加可靠。在大数据量的情况下面JTAG下载程序会失败，但是SWD发生的几率会小很多。基本使用JTAG仿真模式的情况下是可以直接使用SWD模式的，只要你的仿真器支持，所以推荐大家使用这个模式。 

　　在大家GPIO刚好缺一个的时候，可以使用SWD仿真，这种模式支持更少的引脚。 

　　在大家板子的体积有限的时候推荐使用SWD模式，它需要的引脚少，当然需要的PCB空间就小啦！比如你可以选择一个很小的2.54间距的5芯端子做仿真接口。

　　3.3、RDI接口

　　远程调试接口（Remote Debug Interface），是ARM公司提出的标准调试接口，主要用于ARM芯片的仿真，由于各个IDE厂商使用的调试接口各自独立，硬件无法进行跨平台的调试。现在众多的IDE厂家都逐步采用标准RDI作为ARM仿真器的调试接口，因此使跨平台的硬件调试成为可能。EasyJTAG由于使用标准RDI调试接口，因此在任何使用标准RDI接口的IDE调试环境中都可以使用，例如ARM公司的ADS1.2/IAR公司的EWARM 3.30 。