hid_blaster の編集

[[2010-10]]　[[pic18blaster]]　[[arm_blaster]]　[[STM8S（改）OpenOCDライター>stm8s_blaster]]

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*ATtiny2313(HIDaspxハードウェア)を使ってARM用JTAGアダプター(FlashROMへの書き込み、OpenOCD用デバッガ)を製作する。 [#k091115f]

http://psp.dip.jp/web/jpg/wsn216.jpg   ((画像は [[wsnak:http://www.wsnak.com/]] 様が販売している [[WSN216基板:http://www.wsnak.com/kit/216/index.htm]] 　))
===JTAG CABLE===>
http://psp.dip.jp/web/jpg/ARM/STM32.jpg

■ 概要

これは、OpenOCD の DLL ハック（実験）です。
   即ち、外部に DLL を置いて、JTAGアダプターのドライバーの分離実装を試みています。

■ 現在のステータス

低速ですが、とりあえず、ATtiny2313を使用したJTAGアダプターが動いています。
   現在、8kBファームの書き込み時間は3.4秒程度にまで高速化しています。
   (USB2.0HUBを通した状態での計測です)

■ 特筆すべき点

-[[HIDaspx>ＨＩＤａｓｐｘ]]のファーム差し替えのみで実現しています。((但しAVRチップには3.3Vを供給する必要があります))
-HIDaspx AVRライターとしては、今までどおりに使えます。((ファームウェア容量節約のため、若干の速度低下があります。))
-[[PICライター>PICspx]]として、PIC18Fへブートローダーを書き込む用途に対しても今までどおりに使えます。

■ 試し方

試行にはWindowsXPを用います。
   HIDaspx ハードウェアを用意して、ファームウェアのみ、下記のものに差し替えておきます。
     hid_blaster/firmware/main-12.hex

http://psp.dip.jp/web/jpg/AVR/sch-2313.png

註：上記回路図は5V駆動になっていますが、実際は3.3Vレギュレータを入れて3.3V駆動する必要があります。
-ATtiny2313を5V駆動にする場合は、sa89a.net様の[[USBブラスターもどき:http://sa89a.net/mp.cgi/ele/ub.htm]]のように抵抗分圧する手法もあります。

結線は、
   ATtiny2313        ARM基板 JTAG端子
          PB7  ------------- TCK
          PB6  ------------- TDI
          PB5  ------------- TDO
          PB4  ------------- TMS
  となります。これ以外のnTRSTピンなどはまだサポートしていません。(USB-Blasterと同様)
   (上記４本の線は直結でも動作しましたが、100Ω程度の直列抵抗を入れてショート事故を防ぐようにする
  　ほうが安全です)

ARM側は3.3Vなので、AVR側の電圧に注意してください。(ATtiny2313側も3.3Vにする必要があります)

hid_blaster/ ディレクトリの ocd.bat あるいは、 ocd2.bat を起動して、openocd.exeの吐き出すメッセージ
   を確認することが出来ます。

-ocd.batは書き込みターゲットSTM32マイコン用、ocd2.batは書き込みターゲットLPC2388マイコン用の起動ファイルです。

正常に接続出来ているようでしたら、telnetで localhost:4444 番に接続して、OpenOCDコマンドを実行して
   みてください。

■ ディレクトリ構成

hid_blaster-+- ソース.
             |
             +--helper\   ヘッダーファイル.
             +--jtag\     ヘッダーファイル.
             |
             +--firmware\ ATtiny2313側のファームウェア (main-12.hexを焼きます)
             |
             +--openocd_patch\  openocd本体側作成用の改造点

■ プログラムの再ビルド方法

WindowsXP上のMinGW-gccコンパイラを用いてmakeしてください。
   makeすると、hidblast.dll が作成されます。

-openocd.exe本体を再ビルドする方法は、[[ここ>openocd-build]]を参照してください。

今回の改造部分ソースはopenocd_patch/ ディレクトリに置いています。

Linux上でのビルドオプションは、こんな感じです。
   $ ./configure \
       --build=i686-pc-linux-gnu \
       --host=i586-mingw32msvc \
       --enable-maintainer-mode \
       --enable-dummy

出来上がった openocd.exe 本体は、ドライバーとして、同一ディレクトリに存在する hidblast.dll を
   起動時に呼び出します。(存在しなければ、dummyドライバーのみが組み込まれます)

■ 現状の問題点

まだ遅いです。
   HIDmon / HIDaspx の機能を残してはいますが、コードサイズ節約による速度低下があります。

■ ライセンス

OpenOCDの配布ライセンスに準じます。

■ 展望

-hidblast.dll ファイルを(自力で)差し替えるだけで、これ以外のJTAG自作書き込み器をサポートすることが可能になります。
--OpenOCD本体ソースに変更を加えることなく、自由にドライバー作成できるようになります。
--OpenOCD本体ソースには殆ど手をつけていませんので、今後のOpenOCDの変更点に追従する手間はほとんど要りません。
--（ただしjtag_command_queueの構造が変わった場合はもろに影響を受けますが・・・）

-hidblast.dll のエントリーポイントは、
      DLL_int get_if_spec(struct jtag_command **q);
-だけです。
-引数のstruct jtag_command **qのqには、openocd本体のjtag_command_queueというグローバル変数のアドレスを渡します。

-戻り値は、(intになっていますが) ドライバー記述構造体のアドレスになります。

*ダウンロード(仮) [#abc45486]

|[[hid_blaster.zip:http://psp.dip.jp/web/upload.cgi/AVR/hid_blaster.zip]]|WindowsXP,MinGW用ソース、実行ファイル、AVR側ファームウェア、openocd本体改造パッチ|

-数日おきに更新していますので、古いと思ったら最新を取得してみてください。

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*バッチ実行によるFLASH書き込みログ [#j61b00a4]
 C:\hid_blaster>openocd.exe -f blaster.cfg -f stm32.cfg -f batch.cfg
 Open On-Chip Debugger 0.5.0-dev (2010-10-10-20:52)
 Licensed under GNU GPL v2
 For bug reports, read
         http://openocd.berlios.de/doc/doxygen/bugs.html
 if load
 Info : only one transport option; autoselect 'jtag'
 10 kHz
 1000 kHz
 adapter_nsrst_delay: 100
 jtag_ntrst_delay: 100
 =*= dummy_init(void)
 TARGET DEV_ID=5a
 Info : clock speed 1000 kHz
 Debug: 1 0 bitbang.c:439 bang_reset(): reset to: RESET
 Info : JTAG tap: stm32.cpu tap/device found: 0x3ba00477 (mfg: 0x23b, part: 0xba00, ver: 0x3)
 Info : JTAG tap: stm32.bs tap/device found: 0x16410041 (mfg: 0x020, part: 0x6410, ver: 0x1)
 Info : stm32.cpu: hardware has 6 breakpoints, 4 watchpoints
    TapName             Enabled  IdCode     Expected   IrLen IrCap IrMask
 -- ------------------- -------- ---------- ---------- ----- ----- ------
  0 stm32.cpu              Y     0x3ba00477 0x3ba00477     4 0x01  0x0f
  1 stm32.bs               Y     0x16410041 0x06412041     5 0x01  0x03
                                            0x06410041
                                            0x06410041
                                            0x06410041
                                            0x06410041
 Info : JTAG tap: stm32.cpu tap/device found: 0x3ba00477 (mfg: 0x23b, part: 0xba00, ver: 0x3)
 Info : JTAG tap: stm32.bs tap/device found: 0x16410041 (mfg: 0x020, part: 0x6410, ver: 0x1)
 Warn : Only resetting the Cortex-M3 core, use a reset-init event handler to reset any peripherals
 target state: halted
 target halted due to debug-request, current mode: Thread
 xPSR: 0x01000000 pc: 0x08000120 msp: 0x20005000
 auto erase enabled
 Info : device id = 0x20016410
 Info : flash size = 128kbytes
 wrote 8192 bytes from file main-0000.hex in 3.421875s (2.338 KiB/s)
 verified 8016 bytes in 1.140625s (6.863 KiB/s)
 shutdown command invoked
 =*= dummy_quit(void)

~
~
*JTAGコマンドの追加とプロトコルについて [#e2f59006]

-hidcmd.h
 #define HIDASP_JTAG_WRITE	  0x34	//JTAG 書き込み.
 #define HIDASP_JTAG_READ	  0x35	//JTAG 読み書き.
-が追加されてます。

--jcmdの1バイトは以下のように定義（その１）
 bit 7   6   5   4   3   2   1   0  
   +---+---+---+---+---+---+---+---+
   | 0 | b6| JTAG転送bit数(TDIの数)|   ＋ JTAG転送bit数分の TDIビット（LSBファースト）  
   +---+---+---+---+---+---+---+---+
--- b6はTDI送出の最終bitでTMSを1にするなら1 しないなら 0 ： TMSは最終bit以外は常時0

~
--jcmdの1バイトは以下のように定義（その２）
 bit 7   6   5   4   3   2   1   0  
   +---+---+---+---+---+---+---+---+
   | 1 |BITBANG転送回数(後続byte数)|   ＋ BITBANG転送回数分(byte数)のデータ
   +---+---+---+---+---+---+---+---+
--BITBANGデータの１回分は、TCK=LOWのサンプルとTCK=HIGHのサンプルをパックしたデータ。
 bit 7   6   5   4   3   2   1   0  
   +---+---+---+---+---+---+---+---+
   |TCK|TDI|TDO|TMS|TCK|TDI|TDO|TMS|  （上位４ビットが最初にセットされ、次に下位４ビットがセットされます）
   +---+---+---+---+---+---+---+---+
--TCKを変化させたくないときは、両方のTCKビットを同じ値にします。
--TDOは入力PINなので出力されるわけではないけれど、ATtiny2313の場合はTDOプルアップ指定(1)になります。

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-HidReportの登りストリーム(AVR->PC) サイズは最大38バイトまで. HIDASP_JTAG_READ発行時のみ折り返し返送されます.
 +----------------------------------------+
 | JTAG受信データ(TDOの読み取りビット列)  |  （最大38バイトまで）
 +----------------------------------------+
--ビット列はLSBファースト. 送信されたTDIビット列とそのまま対応しています.

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その他補足
 #define HIDASP_JTAG_READ	  0x35	//JTAG 読み書き.
-を実行するときは、HidReportの下りストリーム(PC->AVR)を単純な形式（１コマンドのみ）にします。
 +------+------+-------------------+------+
 | 0x35 | jcmd |  data列           | 0x00 |
 +------+------+-------------------+------+
-jcmdがBitBangモードのときは、返答データはありません。JTAG(TDI列)のときのみ(TDO列)を返します。
-JTAGストリームが長い場合(56bit以上のTDIを送ってTDOを受け取る)は、56bit単位に分割転送します。
-その場合、最後のストリームの最終bitのみ、TMSを1にする処理が入ります。(b6=1のパケットを用意します)

-ATtiny2313はファームウェアサイズが極端に少なく(2048byte)複雑な処理を入れられないので、TDOの読み取り動作
は常に実行されます。(返答不要な場合も)
-また、TDI送出->TDO読み取りの処理も、8bitループと8bit未満端数ループに分離すれば高速化出来ますが、ファームウェアサイズの制限のためそれを行っていません。

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-ATtiny2313のファームを再ビルドするときは、gcc3.4ベースのavr-gccを使用してください。
-gcc-4.xベースのavr-gccだとサイズオーバーします。

WinAVR-20060421の入手先は以下を参照してください。
-[[ＤｏｗｎＬｏａｄ]]

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*OpenOCDの簡単な使い方 [#f0f6b21c]

-起動したらまず、localhost:4444番ポートにtelnetで(TeraTermなどを使って)繋いでください。

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*参考文献(LINK) [#xc3d2b7c]

OpenOCDが動くまで (kimura Lab)
-http://www.kimura-lab.net/wiki/index.php/OpenOCD%E3%81%8C%E5%8B%95%E3%81%8F%E3%81%BE%E3%81%A7

OpenOCD (ベストテクノロジーさん)
-http://www.besttechnology.co.jp/modules/knowledge/?OpenOCD

OpenOCD本家
-http://openocd.berlios.de/web/

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*リンク [#x78d1cca]
千秋ゼミ：arm_blaster AVR/news58
-http://www-ice.yamagata-cit.ac.jp/ken/senshu/sitedev/index.php?AVR%2Fnews58

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