SWIM接口及STM8烧录过程

1. 硬件连接

SWIM接口只需要一根传输线，即可完成双向的传输。传输过程，都是由主控制端（host)发起，设备端然后做出反应。host端需要在一个总线上实现读和写，那就是说必须要同时接一个输出IO和一个输入IO（也可以用同一个，开漏的情况下，IO可以同时读写）,且输出IO必须设计成开漏，总线上挂接上拉电阻，以便随时交出控制权。硬件连接如下：

 

 

 

上图SWIM_IN为输入IO，SWIM为输出IO。

 

2. 编码格式

SWIM协议使用归零码，且支持两种速率。

 

 

高速模式

 

 

低速模式

 

这两种模式都是使用8M的clock同步（上图中的箭头）。高速模式下，2个低电平加8个高电平表示1；8个低电平加2个高电平表示0。低速模式下，2个低电平加20个高电平表示1；20个低电平加2个高电平表示0。

 

程序的第一步就是要实现这两种速率的编码输出。通常情况下，使用IO口加延时即可达到目的。只不过，延时时间需要使用示波器观测，然后多次调节才能比较准。另外，在翻转IO的过程中，注意要关掉所有中断，避免被打断。

 

3. 通讯协议

 

 

上图为host到设备端的通讯过程，主要由命令和数据组成。命令占6个bit，数据占11个bit。

- Command。黑体部分为Command，由5个bit组成。第一个bit固定为0，称之为header，b0~b2为预定义的命令。pb为b0~b2异或之后的值，ack为设备返回的电平。下图为预定义的三种命令：

 

 

- Data。Data也是由固定的0的header，加上8个bit的数据，加上数据异或校验，然后设备返回的ack组成。下图是实际通讯过程的截图：

 

 

 

从设备到host的通讯格式也是如此，但header就由0变为1。然后ack由host发送。

 

 

 

程序的第二步，就需要实现这个通讯协议。即实现预定义的三种命令的函数，以及发送1个字节数据的函数。

 

4. 写操作

有了上述的函数，就可以实现一个写的操作。一个完整的写操作由一下步骤组成：

 

 

- WOTF，写命令，即010。

- N，需要发送的数据长度，以字节为单位。

- 三个字节表示的地址。

- N个字节的数据。

下图为一个实际的写操作过程：

 

 

 

程序的第三步就是需要实现这一个功能。

 

5. 读操作

这是一个可选功能，如果不需要验证的话，可以不实现。实现过程和写操作是一样的。

 

 

- ROTF，读命令，即001

- N，要读的数据长度，单位为字节

- 三个字节表示地址

- 设备返回的N个字节的数据。

 

需要注意的是，收到数据后，程序需要尽快校验数据正确与否，并返回ACK(逻辑1)或者NACK（逻辑0）。下图为实际的读操作过程：

 

 

6. 复位操作

复位操作有两种，第一种为发送复位命令，即发送SRST。第二种为拉低 总线16us以上。

下图为发送SRST

 

 

下图为拉低总线

 

 

这两种复位操作有细微的区别。详细请参考手册《UM4070》

 

7. 输入激活序列

在上电之后，SWIM总线是没有被激活的，需要输入特定的序列才能激活。序列如下：

 

 

详细的描述请参考手册。这里一个函数就实现了，挺简单。

 

 

 

8. 配置寄存器，激活SWIM功能

激活之后，还不能对所有的寄存器进行读写，必须配置SWIM_CSR寄存器

 

 

 

 

实现上面8步之后，整个SWIM接口及其通讯就都打通了，程序中应该实现了以下函数：

1. Write()。这个函数实现SWIM写命令和写单个字节的功能。

2. SWIM_Write。这个函数实现了SWIM往某个寄存器写若干数据的功能。

3. SWIM_Read。前期可以不实现该功能。

4. SWIM_Active()。这个函数实现了激活序列。

5. SWIM_RST(),SWIM_H_RST()。这两个函数实现两种复位功能。

 

9. STM8 Flash烧录预备知识

官方手册上，提供了三种flash操作的方式。

- 字节编程

- 字编程

- 块编程

并提供了两种使用SWIM烧录的方法：

 

 

第一种方法，在某些型号的MCU上，只能支持字节操作。第二种方法，所有型号都支持，但需要先下载一个ICP驱动到RAM中。这两种方法，官方都没有提供详细的文档描述。因此，只能先使用逻辑分析仪分析STLink工具的下载过程，然后仿照其方法进行操作。

 

10. 逻辑分析仪分析

一般的逻辑分析仪都没有SWIM协议，因此买的时候注意要买开放接口的逻辑分析仪，然后自己编写。编写的时候没必要考虑异常情况，尽量简单抓出所有下载过程即可。一般半天即可搞定。

 

我这里抓取了其数据之后，分析部分过程如下：

 

 

 

STLink下载是使用官方描述的第二种方法，即先下载一个驱动到RAM中，然后不停的将整块数据送到RAM中的某特定地址，然后等待驱动将firmware数据写入到flash中。简单描述一下过程如下:

- 激活SWIM

- 配置若干寄存器

- 使能flash读写

- 下载驱动到RAM中

- 按照协议下载firmware数据到特定地址

- 等待驱动将数据写入flash

- 继续下一步写入

 

11. 写代码

有了上述的实现，以及资料。基本就可以完成整个的程序设计。整个程序需要实现的功能如下，名字即功能。最后的接口为Download()。

 

 

 

12. 参考资料

《UM0470》，介绍SWIM接口

《PM0051》，介绍STM8 flash编程相关步骤

《RM0061》，接收STM8 flash寄存器相关