下載調(diào)試接口SWD和JTAG的區(qū)別

作為嵌入式工程師，下載調(diào)試器都應(yīng)該知道，但你真正了解其 SWD 和 JTAG 接口的含義和區(qū)別嗎？

1、什么是下載調(diào)試器

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，下載調(diào)試器是將 PC（例如通過(guò) USB 協(xié)議）發(fā)送的命令轉(zhuǎn)換為 MCU（負(fù)責(zé) MCU 內(nèi)部外圍設(shè)備）理解的語(yǔ)言（例如 SWD 或 JTAG 協(xié)議）的設(shè)備，加載代碼并精確控制執(zhí)行。

2、調(diào)試器協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)

1. 什么是標(biāo)準(zhǔn)？

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，標(biāo)準(zhǔn)是一組規(guī)則和協(xié)議，特定行業(yè)中的每個(gè)參與者都同意遵循并執(zhí)行。

2. 調(diào)試器協(xié)議混亂現(xiàn)象

在 SWD 和 JTAG 之類(lèi)的協(xié)議出現(xiàn)之前，調(diào)試器及其協(xié)議一片混亂，每個(gè) MCU 制造商都提出了自己的專(zhuān)有方法，將代碼加載到他們的 MCU 上。制造商每次發(fā)布 MCU 時(shí)，嵌入式軟件工程師都需要了解其專(zhuān)有協(xié)議，以將代碼加載到微控制器中。

而且，調(diào)試適配器很昂貴，因?yàn)橹圃焐虒?shí)際上并沒(méi)有競(jìng)爭(zhēng)者可以使調(diào)試適配器與他們的協(xié)議相匹配，因?yàn)閰f(xié)議是專(zhuān)有的。它們昂貴的另一個(gè)原因是由于體積不足，因?yàn)樗鼈冎荒軐⒄{(diào)試適配器出售給使用它們制造的 MCU 的公司（工程師）。

不同協(xié)議還會(huì)導(dǎo)致開(kāi)發(fā)成本增加，比如：你在設(shè)計(jì)的板上有來(lái)自 4 個(gè)不同制造商的 4 種芯片，并且希望對(duì)其進(jìn)行一些自動(dòng)化測(cè)試以提高生產(chǎn)過(guò)程的效率。但是，由于所有電路板都有自己的協(xié)議，因此您需要制作一個(gè)能適應(yīng)復(fù)雜性的超級(jí)復(fù)雜的生產(chǎn)代碼，并且需要在電路板上的測(cè)試點(diǎn)安裝 4 個(gè)不同的調(diào)試器，從而增加了成本，生產(chǎn)時(shí)間和編程時(shí)間。

3. 制定協(xié)議各種下載調(diào)試不同會(huì)導(dǎo)致幾個(gè)問(wèn)題：

投入更多的學(xué)習(xí)時(shí)間

增加購(gòu)買(mǎi)下載調(diào)試的成本

生成測(cè)試效率低下

為了解決這一問(wèn)題，各大 MCU 制造和生產(chǎn)商的工程師們就針對(duì)調(diào)試制定了一些規(guī)范協(xié)議。

3、JTAG 標(biāo)準(zhǔn)

JTAG：Joint Test Action Group，即聯(lián)合測(cè)試行動(dòng)小組。

該小組于 1980 年后期開(kāi)始討論，并于 1990 年正式發(fā)布了解釋 IEEE 標(biāo)準(zhǔn)的文檔。（IEEE 代表電氣與電子工程師協(xié)會(huì)，是一個(gè)國(guó)際組織，其中發(fā)布了所有標(biāo)準(zhǔn)，如 WiFi，藍(lán)牙等）。他們提出的協(xié)議在 1990 年被記錄在 IEEE 1149.1 中。后來(lái)對(duì)該文檔進(jìn)行了修訂和完善，在撰寫(xiě)本文時(shí)，最新標(biāo)準(zhǔn)是 IEEE 1149.7。

JTAG 基本上帶有 5 個(gè)引腳：TDI：Test Data In。串行輸入引腳 TDO：Test Data Out，串行輸出引腳 TCK：Test Clock，時(shí)鐘引腳 TMS：Test Mode Select，模式選擇（控制信號(hào)）引腳 TRST：Test Reset，復(fù)位引腳

4、SWD 標(biāo)準(zhǔn)

SWD：Serial Wire Debug，代表串行線(xiàn)調(diào)試，是 ARM 設(shè)計(jì)的協(xié)議，用于對(duì)其微控制器進(jìn)行編程和調(diào)試。

由于 SWD 專(zhuān)門(mén)從事編程和調(diào)試，因此它具有許多特殊功能，通常在其他任何地方都無(wú)法使用，例如通過(guò) IO 線(xiàn)將調(diào)試信息發(fā)送到計(jì)算機(jī)。另外，由于它是 ARM 專(zhuān)門(mén)為在其設(shè)備中使用而制造的，因此 SWD 的性能通常是同類(lèi)產(chǎn)品中最好的！

SWD 引腳 SWDIO：Serial Wire Data Input Output，串行數(shù)據(jù)輸入輸出引腳 SWCLK：Serial Wire Clock，串行線(xiàn)時(shí)鐘引腳

5、SWD / JTAG 的各種區(qū)別

市面上有很多兼容 SWD 和 JTAG 協(xié)議的 MCU 和調(diào)試適配器，他們通常通過(guò)具有一組下載調(diào)試引腳，來(lái)實(shí)現(xiàn)下載和調(diào)試功能，這些引腳內(nèi)部復(fù)用到 SWD 外設(shè)和 JTAG 外設(shè)。

1. 共享引腳

SWD 的引腳在一定條件下可以和 JTAG 引腳復(fù)用，目前針對(duì) JTAG 和 SWD 的連接器比較多，比如 20pin 的接插件：

當(dāng)然，也有 10pin 的：

2.SWD / JTAG 各自?xún)?yōu)勢(shì) SWD 協(xié)議的優(yōu)勢(shì)：

使用引腳更少，只需 SWDIO 和 SWCLK 兩個(gè)引腳

SWD 具有特殊功能，例如通過(guò)其 I / O 線(xiàn)打印調(diào)試信息

與 JTAG 相比，SWD 在速度方面具有更好的整體性能

JTAG 協(xié)議的優(yōu)勢(shì)：

JTAG 不僅限于 ARM 芯片，在 ARM 之外的芯片也受支持，比如大家熟悉的 MSP430

JTAG 具有更多多種用途，用于編程，調(diào)試和生產(chǎn)測(cè)試

JTAG 是一個(gè)獨(dú)立的團(tuán)體，他們會(huì)隨著協(xié)議的發(fā)展而發(fā)展

3. 什么時(shí)候選擇 SWD 而不是 JTAG

如果您的原理圖 / 電路板設(shè)計(jì)足夠簡(jiǎn)單，可以在沒(méi)有 JTAG 功能的情況下進(jìn)行測(cè)試

調(diào)試性能比生產(chǎn)測(cè)試更重要，你的設(shè)備專(zhuān)注于服務(wù)研究而不是批量生產(chǎn)！

MCU 在尺寸方面有限制，SWD 可以節(jié)省空間

你的硬件設(shè)計(jì)太復(fù)雜，MCU 沒(méi)有多余的 2 個(gè)引腳

審核編輯黃昊宇