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STM32 SWD 接口

介绍​

SWD（Serial Wire Debug）是 ARM Cortex-M 微控制器中常用的一种调试接口。与传统的 JTAG 接口相比，SWD 只需要两根线（SWDIO 和 SWCLK）即可实现调试功能，节省了引脚资源，同时提供了高效的调试能力。STM32 微控制器广泛支持 SWD 接口，使其成为开发者在调试和编程时的首选工具。

在本教程中，我们将深入探讨 STM32 的 SWD 接口，包括其工作原理、配置方法以及实际应用场景。

SWD 接口的工作原理​

SWD 接口使用两根信号线进行通信：

  1. SWDIO：双向数据线，用于传输调试数据。
  2. SWCLK：时钟信号线，用于同步数据传输。

SWD 接口通过这两根线实现了与调试器的通信，支持以下功能：

  • 读取和写入寄存器的值。
  • 控制 CPU 的运行状态（如暂停、继续、单步执行）。
  • 访问内存和外设。
备注

SWD 接口的时钟频率通常由调试器控制，常见的频率范围为 1 MHz 到 10 MHz。

SWD 接口的配置​

在使用 SWD 接口之前，需要确保 STM32 微控制器的调试引脚已正确配置。通常，SWD 接口使用以下引脚：

  • PA13：SWDIO
  • PA14：SWCLK

在 STM32 的启动代码中，可以通过配置 GPIO 模式来启用 SWD 接口。以下是一个简单的配置示例：

c
#include "stm32f1xx_hal.h"

void SWD_Init(void) {
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};

    // 使能 GPIOA 时钟
    __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();

    // 配置 PA13 为 SWDIO
    GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_13;
    GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_AF_PP;
    GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
    GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;
    HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);

    // 配置 PA14 为 SWCLK
    GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_14;
    HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);
}
提示

在实际项目中，通常不需要手动配置 SWD 引脚，因为 STM32 的启动代码会自动启用 SWD 接口。只有在特殊情况下（如引脚复用）才需要手动配置。

SWD 接口的实际应用​

SWD 接口在 STM32 开发中有着广泛的应用，以下是几个常见的场景：

1. 调试程序​

通过 SWD 接口，开发者可以使用调试器（如 ST-Link、J-Link）连接到 STM32 微控制器，实时监控程序的运行状态。例如，可以设置断点、查看变量值、单步执行代码等。

2. 烧录程序​

SWD 接口不仅可以用于调试，还可以用于烧录程序。通过调试器，开发者可以将编译好的固件烧录到 STM32 的 Flash 存储器中。

3. 读取芯片信息​

通过 SWD 接口，可以读取 STM32 微控制器的芯片信息，如芯片型号、Flash 大小、UID 等。以下是一个读取芯片 UID 的示例代码：

c
uint32_t GetChipUID(void) {
    return *(uint32_t*)0x1FFFF7E8; // STM32F1 系列的 UID 地址
}
警告

不同系列的 STM32 微控制器，其 UID 地址可能不同。请参考具体芯片的数据手册。

总结​

SWD 接口是 STM32 微控制器调试和编程的重要工具。通过本教程，您已经了解了 SWD 接口的工作原理、配置方法以及实际应用场景。希望这些知识能够帮助您更好地使用 STM32 进行开发。

附加资源​

练习​

  1. 尝试使用 SWD 接口连接 STM32 微控制器，并使用调试器设置断点。
  2. 编写一个程序，通过 SWD 接口读取 STM32 的芯片 UID，并打印到串口。
  3. 研究如何在 STM32 中禁用 SWD 接口，并尝试恢复其功能。