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RA8的调试和烧录接口

RA8 MCU支持的调试和烧录接口

RA8 MCU 支持以下调试接口:SWD,JTAG,跟踪调试接口(SWO单线和TPIU四线),除了调试软件,还可以通过调试接口实现MCU片内Flash的烧录,以及外部Flash烧录(例如J-Flash配合JLink使用)。

除了使用调试器进行Flash烧录,RA8 MCU本身也支持Boot模式,进入Boot模式后,RA8 MCU内置的工厂Boot程序会和上位机通信,实现Flash烧录和其他功能(如产品生命周期管理,Trustzone边界设定等)。有关工程Boot程序的详情,请参考RA8D1工厂Boot程序应用笔记

RA8 MCU支持的Boot模式主要有以下几种: 串口Boot(通过UART9的P209/P208端口),USB Boot(通过USB FS接口),SWD/JTAG Boot。其中串口Boot和USB Boot不需要额外的硬件工具,SWD/JTAG则需要对应的调试器或烧录器配合使用。

可以看到,通过SWD或JTAG接口,可以实现调试和Boot模式两种功能,我们首选SWD作为调试和烧录接口。

核心板上的板载调试器

CPKHMI-RA8D1B板载了JLink调试器,运行JLink固件的是瑞萨的RA4M2 MCU,全速USB接口。

基于RA4M2的板载JLink调试器可以支持以下通用功能:

  • SWD调试, JTAG调试,
  • SWO跟踪
  • USB转UART,可选硬件流控功能 JLink调试器还针对瑞萨的RA4/6/8 MCU特别提供Boot模式支持,包括:
  • 带MD控制功能的串口Boot(复用JTAG管脚)
  • RA8的SWD Boot(SWD配合RESET时序)

RA8 MCU的调试功能

在核心板上,RA8 MCU调试时仅使用SWD接口,并没有使用SWO功能。RA8 MCU的SWD接口所使用的端口P211和P210,在MCU复位后,会自动被设置为SWDCLK和SWDIO,具体见RA8D1用户手册19.2.5-管脚功能选择寄存器的注释1。两个管脚缺省都设置成有片内上拉,在JLink MCU部分就没有加上拉电阻。

在实际应用中,如果已经完成了系统调试,SWD接口所在的管脚可能被设置为GPIO或其他功能(尤其在I/O资源较为紧张的少管脚封装上),此时如果只连接SWDCLK和SWDIO进行调试,就可能会无法正常通信。在系统设计时请一定要将RESET信号也连上,这样调试器就可以控制RA8 MCU的复位,并在复位后连接SWD接口。

RA8 MCU和JLink调试器的连接如下图所示:

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  • SWD接口通过R204和R205缺省连接,RESET信号通过R211连接。
  • JLink提供的一路USB转UART通过R207和R208连接到RA8 MCU的串口3。

通过USB-C线连接JDBG接口后,JDBG口开始为核心板供电。以Windows系统为例,新版JLink已经使用WinUSB驱动,无需安装JLink的驱动程序也能识别到设备,橙色LED灯会闪几下后变成常亮。系统里会有两个新的设备,一个USB BULK接口,一个USB转串口。

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成功识别到JLink后即可开始调试操作。

使用外接调试器

外接调试器时需要禁用核心板上的JLink,基本注意事项在CPKHMI-RA8D1B 通孔扩展接口章节中已有说明。

通孔接口 GPIO 调试功能
J902-1 VSS
J902-2 P210 SWDIO
J902-3 P211 SWCLK
J902-4 VCC
J904 RESET

RA8 MCU的Flash烧录接口

MCU Flash的烧录可以通过多种方式来实现,本质上是通过控制RA8 MCU的Flash控制寄存器来实现数据的写入,控制方式可以是:

  • 通过调试功能直接控制寄存器 - 速度慢
  • 通过调试功能将Flash烧录算法写入RAM后执行 - 大部分烧录器使用此方式,速度快,功能灵活。
  • 通过RA MCU自带的工厂Boot程序和上位机通信并烧写Flash - 串口和USB boot无需额外硬件,SWD/JTAG Boot还是需要外部硬件

RA8 MCU的一些设定功能无法通过调试功能实现(即无法通过用户程序实现),如Trustzone边界设定,MCU生命周期管理,安全密钥安装等,这些功能仅能通过Boot模式,由上位机发命令,通过工厂Boot程序实现。

综上所述,使用SWD接口,可以同时实现调试功能和Boot功能。

RA8 MCU和其他RA6/RA4 MCU一样,都有MD管脚,用来控制芯片是否进入Boot模式。但SWD/JTAG Boot是RA8上新添加的功能,所以MD管脚的控制逻辑和其他系列MCU不同。判断RA8 MCU进入哪种工作模式请参考硬件手册3.4章节 - “工作模式切换”,简单整理为下图。

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可见MD管脚为低电平时,RA8和RA4/6 MCU一样,会进入串口/USB Boot模式。但MD管脚为高电平时,调试器可以在RESET为低时写入控制寄存器,从而实现SWD/JTAG Boot。

在CPKHMI-RA8D1B核心板上,缺省使用SWD Boot。MD管脚所在的P201端口在复位时会自动设置上拉有效(见RA8D1用户手册19.2.5-管脚功能选择寄存器的注释1),无需外接上拉电阻。SWD Boot需要调试器可以控制RA8的RESET,所以RESET信号通过R211缺省连接到JLink。

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板载的JLink也支持RA8的串口Boot。如果要使用串口Boot,请连接上图中的R202,R203和R210,这三个电阻使用0603封装(1.6mm x 0.8mm)。JLink会自动控制RESET和MD信号,进入串口Boot模式。

核心板上并没有USB FS端口,如果要使用USB Boot,需要外接扩展板。除了USB信号以外,还需要控制MD信号,使RA8 MCU进入USB Boot模式。

瑞萨提供Renesas Flash Programmer软件配合MCU的Boot模式,实现Flash烧录和其他MCU设置功能,详见RFP网页

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