【ESP32之旅】ESP32-S3 Jlink调试

原理讲解

如下图所示，ESP32S3芯片支持多种程序下载和调试方式。ESP32S3 在芯片内部集成了一颗USB控制器，可以用切换Boot模式的形式将USB控制器模拟成一路下载串口。芯片的Jtag功能和USB功能是不能同时使用的，功能切换使用Efuse(一次性熔丝位)控制。默认情况下BananaPI 的熔丝位填充为全0，所以功能上仅支持USB模拟串口下载。

为了可以同时使用USB功能和Jtag功能通常情况下使用内部USB控制器+外部JTAG控制器的方式，所以在使用的时候需要烧录Efuse将Jtag功能切换至外部控制器。

JTAG接口介绍

JTAG接口是嵌入式行业定义的统一的单板调试接口协议，规范定义了信号电平、协议和传输方式。通常情况下仅需要TDI、TDO、TCK、TMS 和 GND 这5根线即可完成芯片的调试。

ESP32 通过开源调试软件OpenOCD来进行PC和Jtag控制器的数据交互，OpenOCD 支持市面上常见的所有Jtag控制器，OpenOCD设备支持列表。

JLink 的使用

因为搬家手边只有一个JlinkV9，就以Jlink为例子给大家介绍下如何进行调试。其他的调试器使用方式都是类似的，只要支持Jtag接口即可。详细的接线示意可以参考如下示意图。

接线示意

驱动替换

默认情况下Jlink是只支持Jflash进行固件下载，JLinkGDBServerCL进行调试的。需要进行驱动替换之后才可使用OpenOCD。

• 安装Zadig进行驱动替换操作，开源调试软件Zadig。
• 将Jlink连接到电脑上。
• 打开Zadig 之后选择 Options -> List All Devices 列举出当前计算机上接入的USB设备

• 选择接入PC的Jlink型号然后单击Reinstall Driver，按照提示进行即可完成驱动替换。（初次替换可能显示的是install Driver）。
  

配置文件修改

.vscode/setting.json

{
  "C_Cpp.intelliSenseEngine": "Tag Parser",
  "idf.flashType": "JTAG",						//接口类型必须为JTAG
  "idf.adapterTargetName": "esp32s3",
  "idf.portWin": "COM3",						//替换成自己的串口
  "idf.openOcdConfigs": [						//配置文件根据实际选择 后续要修改此文件
    "board/esp32s3-bridge.cfg"
  ],
  "terminal.integrated.defaultProfile.windows": "Windows PowerShell"
}

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.vscode/launch.setting

一般保持默认就可以，VScode IDF会帮我们自动生成。

{
  "version": "0.2.0",
  "configurations": [
    {
      "name": "GDB",
      "type": "cppdbg",
      "request": "launch",
      "MIMode": "gdb",
      "miDebuggerPath": "${command:espIdf.getXtensaGdb}",
      "program": "${workspaceFolder}/build/${command:espIdf.getProjectName}.elf",
      "windows": {
        "program": "${workspaceFolder}\\build\\${command:espIdf.getProjectName}.elf"
      },
      "cwd": "${workspaceFolder}",
      "environment": [{ "name": "PATH", "value": "${config:idf.customExtraPaths}" }],
      "setupCommands": [
        { "text": "target remote :3333" },
        { "text": "set remote hardware-watchpoint-limit 2"},
        { "text": "mon reset halt" },
        { "text": "thb app_main" },
        { "text": "flushregs" }
      ],
      "externalConsole": false,
      "logging": {
        "engineLogging": true
      }
    }
  ]
}
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熔丝位烧录

为了使用外部Jtag接口，需要通过烧录熔丝位开启外部Jtag，操作方法如下：

• 在已经安装python的情况下安装esptool工具：

pip install esptool
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• 烧录熔丝位（注意：熔丝位特定位置只能从0->1无法从1->0，因此为一次性烧录。操作需谨慎）

python -m espefuse -p <串口号> burn_efuse DIS_USB_JTAG 1
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• 读取熔丝位

python -m espefuse -p <串口号> summary
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可以看到在烧录之后DIS_USB_JTAG位已经从0变成了1，重启esp32 之后就可以进行后续操作。

修改openocd 配置文件

默认情况下ESP32 的openocd配置文件支持的JTAG烧录器为乐鑫官方的ESP-JTAG，因此需要将其修改为使用的烧录器，方法如下：

• 修改cfg文件：

在.vscode/setting.json选项配置过程中以下字段配置。

  "idf.openOcdConfigs": [						//配置文件根据实际选择 后续要修改此文件
    "board/esp32s3-bridge.cfg"
  ],
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因此需要修改esp32s3-bridge.cfg文件以支持jlink，修改具体内如如下所示：

# Example OpenOCD configuration file for ESP32-S3 connected via ESP USB Bridge board
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# For example, OpenOCD can be started for ESP32-S3 debugging on
#
#   openocd -f board/esp32s3-bridge.cfg
#

# Source the JTAG interface configuration file
#source [find interface/esp_usb_bridge.cfg]
# 从esp usb bridge 修改为jlink.cfg,其他调试器的cfg文件名可以打开openocd-esp32\share\openocd\scripts\interface 目录查询
source [find interface/jlink.cfg]				

# ESP32S3 chip id defined in the idf esp_chip_model_t
#espusbjtag chip_id 9
# Source the ESP32-S3 configuration file
source [find target/esp32s3.cfg]
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注：

如果找不到cfg文件可以使用everything等软件搜索下，一般在esp安装路径下:

C:\Users\songz\.espressif\tools\openocd-esp32\v0.11.0-esp32-20220411\openocd-esp32\share\openocd\scripts\board
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Debug 操作

终于到了最终可以使用的步骤，操作分为以下几个步骤：

• 在界面的右下角单击 OpenOCD Server将其连接
• 在左侧工具栏选择运行和调试按钮 然后运行GDB调试（在实际的使用过程中可能会运行2-3次GDB才能进入调试，原因未知。如果多次操作还是无法运行GDB，尝试将OpenOCD断开从新连接试试。）
• 打断点、看变量、看内存。。。。。
  

效果展示

参考

烧伤保险丝 - ESP32-S3 - — esptool.py 最新文档 (espressif.com)

2021基于vscode以及jlink调试esp32最新esp32 jlink

Installation and Dependencies - ESP32-S3 - — esptool.py latest documentation (espressif.com)