在调试和编程 STM32 微控制器时,使用 JTAG(Joint Test Action Group)模式和 SWD(Serial Wire Debug)模式是两种常见的方法。它们在接口需求、调试能力、引脚数量、通信速度等方面各有特点。我们一般采用的的下载器如ST-LINK,两种模式均可使用,下文将详细介绍这两种模式的主要内容和区别。
1. 接口和引脚需求
JTAG 模式
- 引脚数量:JTAG 模式通常需要 5 到 6 个引脚。
- TDI(Test Data In):数据输入引脚,用于将测试数据输入到微控制器。
- TDO(Test Data Out):数据输出引脚,用于将测试数据从微控制器输出。
- TCK(Test Clock):测试时钟引脚,用于同步 JTAG 操作。
- TMS(Test Mode Select):测试模式选择引脚,用于在不同的测试模式之间切换。
- TRST(Test Reset,可选):测试复位引脚,用于复位 JTAG 状态机。
- GND:接地引脚,用于提供电气地。
- 功能:JTAG 提供了全面的调试接口,能够支持调试、编程以及边界扫描测试(Boundary Scan Test),适用于复杂的调试需求。
- 复杂性:由于需要更多的引脚和复杂的连接,通常用于开发板和较大的嵌入式系统,调试功能强大但连接复杂。
SWD 模式
- 引脚数量:SWD 模式仅需要 2 个主要引脚。
- SWDIO(Serial Wire Debug I/O):双向数据输入输出引脚,用于传输调试数据。
- SWCLK(Serial Wire Clock):串行时钟引脚,用于为 SWD 提供时钟信号。
- GND:接地引脚,用于提供电气地。
- 功能:SWD 是一种简化的调试接口,仅提供调试和编程功能,不支持 JTAG 的全部功能(如边界扫描),适合资源受限的应用或小型设备。
- 简单性:由于仅需 2 根信号线,连接简单,占用的引脚少,布线更为简洁,适合在空间和引脚受限的应用中使用。
2. 连接和布线
JTAG 模式:需要 5-6 根信号线,连接较复杂,占用更多的 PCB 布线资源。适合开发阶段复杂的调试需求,适用于原型开发和调试阶段。
SWD 模式:只需要 2 根信号线,连接更简单,占用较少的 PCB 布线资源。适合在空间受限的应用中使用,适用于生产环境和简单的调试需求。
3. 调试和编程速度
JTAG 模式:通常提供较高的调试和编程速度,适合大容量数据传输和复杂的调试操作。JTAG 接口的带宽较大,适合需要高效通信和实时数据监控的应用。
SWD 模式:由于是串行接口,速度可能比 JTAG 略慢,但在许多应用中速度足够,现代 SWD 实现已经优化到接近 JTAG 的速度,满足大多数调试和编程需求。
4. 复杂性和成本
JTAG 模式:由于需要更多的引脚和信号线,电路板设计更复杂,调试器的成本也可能更高。适合需要复杂调试功能的开发阶段和原型设计。
SWD 模式:由于引脚和信号线较少,电路设计更简单,调试器的成本较低。适合批量生产和成本敏感的应用场景。
5. 功能支持
- JTAG 模式:
- 边界扫描:支持边界扫描测试功能,用于硬件调试和测试,使得开发者可以测试板级连接。
- 多核调试:支持多核调试(如果设备有多个内核),适合多核系统的调试需求。
- 丰富的调试功能:支持复杂的断点设置、实时变量监控和系统状态分析等调试功能,适合全面调试需求。
- SWD 模式:
- 调试和编程:主要用于代码调试和程序烧录,适合基本调试需求。
- 实时监控:支持基本的实时监控功能,可以进行基础的断点设置和变量监控。
- 简化的调试功能:功能上不如 JTAG 全面,但对于大多数调试需求已经足够,适合资源受限的应用。
6. 应用场景
JTAG 模常用于开发阶段和复杂系统调试,适合需要全面调试功能的应用场景,如多核处理器、复杂板级调试等。在开发原型时,JTAG 提供了详细的调试信息和全面的功能支持。 SWD 常用于生产环境和空间受限的应用场景,适合简化调试和程序烧录的需求,如微控制器应用、小型嵌入式设备等。SWD 在小型设备和大规模生产中尤为适用。
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