CMSIS-DAPの概要と使い方/KernelVM Online5

Kernel VM Online 5の発表資料です。
https://kernelvm.connpass.com/event/256248/

CMSIS-DAPの概要と制御方法について簡単に説明します。

Transcript

1. CMSIS-DAP の 概要と使い⽅ Toshifumi NISHINAGA (CV: ついなちゃん) @tnishinaga 2022-08-28 KernelVM Online 5 https://speakerdeck.com/tnishinaga/kernelvm-online-5-cmsis-dap 1
2. ⾃⼰紹介 • tnishinaga(CVついなちゃん） • 前回(kernelvm online 4)でJTAGで armプロセッサをデバッグする発表 した⼈ • https://speakerdeck.com/tnishinaga /kernelvm-online4 2
3. 背景 3
4. 4 セキュキャンで受講⽣とJTAGデバッガ作りたい！ 2021年の講義で使ったIC FT232HL売ってるかな！？ 背景
5. 5 在庫なし 2022年03⽉頃 世は半導体不⾜継続中
6. 6 Raspberry Pi PicoのIC(RP2040)は潤沢。 PicoをCMSIS-DAPデバッガにする プロジェクトがある。これを使おう！ https://github.com/ciniml/rust-dap 背景
7. 疑問 7 rust-dapはJTAGコマンドが未実装。 実装したいがCMSIS-DAPの仕様を知らない。 どうやれば制御できるの？
8. 資料の⽬標 • 以下を共有する • CMSIS-DAPとは何か、どんな機能があるか • CMSIS-DAPの制御⽅法 8
9. armデバッグのおさらい 9
10. この節の⽬的 • armプロセッサデバッグの概要を理解する • 今後の登場⼈物である以下のおさらいをする • JTAG • SWD • ※ armプロセッサデバッグの⽂脈を前提に説明 10
11. プロセッサデバッグの概要 gdb OpenOCD Interface Target gdb server USB JTAG SWD 11 ↑今⽇やるのはここ
12. Interface Processor JTAG armプロセッサデバッグの概要 12 DAP TAP Processor Core SWD JTAG SWD DPACC APACC TCK TMS TDI TDO SWDIO, SWCLK opcode data Core Sight Regist er Debug Unit D P A P
13. JTAG • プロセッサをデバッグする標準的 なインターフェースの1つ • 以下の4 +α本の線を使う • TMS • TCK • TDI • TDO • プロセッサ側のJTAG TAPとデー タをやり取りする 13 Interface JTAG TAP JTAG DPACC APACC TCK TMS TDI TDO D P A P
14. SWD • armプロセッサのデバッグ専⽤イ ンターフェース • 主にマイコンで使う • 以下の2線を使う(JTAGと共通) • SWCLK(TCK) • SWDIO(TMS) • DP/APと直接32bit値を交換する 14 Interface SWD SWD SWDIO, SWCLK D P A P
15. Interface Processor JTAG armプロセッサデバッグの概要 16 DAP TAP Processor Core SWD JTAG SWD DPACC APACC TCK TMS TDI TDO SWDIO, SWCLK opcode data Core Sight Regist er Debug Unit D P A P
16. CMSIS-DAPとは 18
17. この節の⽬的 • CMSIS-DAPとは何かを知る • CMSIS-DAPの特徴的な機能を知る 19
18. CMSIS-DAPとは？ • DAPとの通信に特化した機能を 持つデバッグインターフェース ファームウェア • マイコンにCMSIS-DAP firmwareを書き込んで作る • 今回はJTAG/SWDデバッグ機能 に絞って解説 • 他にも⾊々機能がある が使えるかはJTAG/SWD含め実装 依存 20 画像は以下より引⽤ https://arm- software.github.io/CMSIS_5/latest/DAP/h tml/index.html
19. CMSIS-DAPのデバッグコマンド • JTAG • JTAGを直接制御するコマンド • SWD • SWDを直接制御するコマンド • transfer(←注⽬) • CoreSightレジスタに直接ア クセスするコマンド 22 DAP PC CMSIS- DAP JTAG SWD DP AP CoreSight Register
20. transferコマンド • CoreSightレジスタに直接 アクセスするコマンド • 実態はJTAG/SWD制御を CMSIS-DAPインターフェ ース側にオフロードしてる • コマンドに応じてCMSIS- DAPインターフェースが JTAG/SWDを⾃動制御 23 DAP PC CMSIS- DAP JTAG SWD DP AP CoreSight Register transfer
21. CMSIS-DAPの使い⽅ openocdとかpyocdとかで使うだけなので省略 24
22. CMSIS-DAPを直接制御する 25
23. この節の⽬的 • CMSIS-DAPを⾃分で制御できるものにする • ブラックボックスにしない 26
24. CMSIS-DAPはオープンソース • CMSIS-DAPコマンドの仕様 • https://arm- software.github.io/CMSIS_5/latest/DAP/html/group__DAP__Comm ands__gr.html • マイコンのFirmware実装 • https://github.com/ARMmbed/DAPLink • arm公式のfirmware • https://github.com/ciniml/rust-dap • rust実装版 27
25. CMSIS-DAPとの通信 28 PC CMSIS-DAP USB bulk • CMSIS-DAPはUSB bulk通信で 制御 • 仕様に沿ってバイナリコマンド をやり取りする • 仕様書 • https://arm- software.github.io/CMSIS_5/latest /DAP/html/group__DAP__Comma nds__gr.html
26. rustを使った制御例 • Infoコマンドを実⾏するコードを 書いてみる • rusb crateを使ってUSB bulk通信 をやるだけ 29 Infoコマンドの⼊⼒と応答フォーマ ット。以下より引⽤ https://arm- software.github.io/CMSIS_5/latest/DAP/html/grou p__DAP__Info.html
27. コード 30 • open, read, write まで
28. コード 31 • CMSIS-DAPの Infoコマンド
29. 実⾏結果 • id=0x01でinfoを⾒る • Hogeが返ってくる • rust-dapの実装依存 32 https://github.com/tnishinaga/cmsis-dap-control- practice/blob/a16e30cf67781ac8b60fc64f7fb4eefe7742edab/src/minimal_example.rs
30. まとめ 33
31. まとめ • CMSIS-DAPはJTAG/ SWD が使えるデバッグインターフェース のファームウェア • 何が使えるかは実装依存 • arm専⽤の通信をオフロードするコマンドがある • CMSIS-DAPはUSB bulk通信で制御できる 34
32. 参考資料 • armのページ • CMSIS-DAP Version 2.1.1 • https://arm-software.github.io/CMSIS_5/latest/DAP/html/index.html • About CMSIS-DAP • https://developer.arm.com/documentation/101451/0100/About-CMSIS-DAP • 特殊電⼦回路株式会社（なひたふさん）のページ • SWDって何？ • http://www.tokudenkairo.co.jp/jtag/adv2018/08.php • CMSIS-DAPってなに？ • http://rx.tokudenkairo.co.jp/cmsisdap/cmsisdap.html 35
33. おまけ 36 https://twitter.com/ciniml/status/1546712514850828288
34. おまけ 37 open source最⾼！！！
35. おしまい 38