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项目简介

如标题所述，TinyDAP是一个在兼容8051的单片机上实现的CMSIS-DAP调试器，不仅可以用于调试和烧录ARM Cortex-M系列单片机，配合第三方工具还能支持RISC-V等其它单片机和SoC。可以说，CMSIS-DAP是最适合实现的开源调试器协议（个人认为没有之一），而TinyDAP的目标就是做CMSIS-DAP的最小实现方案（同样没有之一！）。

TinyDAP在软件和硬件两个层面都将做到极致：

• 在软件上，通过汇编级别的优化，将CMSIS-DAP协议的几乎所有功能一一实现在小于16KB的Flash中，可以兼容JTAG和SWD的调试线协议，还能通过支持CMSIS-DAP v2达到不输于闭源调试器（如ST-Link/V2）的速度

• 在硬件上，可以运行在CH551/552等超低价格（1.x RMB）的单片机上，芯片占用的面积可以低至4.9x3.0 mm²（CH552E），预计成品体积不大于STLINK-V3MINI，还能直接在开发板上板载。

当然，截止至今日，TinyDAP还在初步开发阶段，不过前期的验证工作已经结束（参见帖子：晒一下CH558跑的CMSIS-DAP v2调试器，下载速度可以达到70KB/s（Flash）和300KB/s（SRAM）），可以证明这个目标是能够实现的（无非就是多掉几根头发而已）。

除此之外，TinyDAP还将依赖于以下工作：

• 利用SPI等外设加快调试速度。由于SWD和JTAG都是属于类SPI协议（串行输入/输出，并且有独立时钟引脚），因此可以通过SPI等外设加快数据传输，从而加快总体的调试速度。

• 对CMSIS-DAP的算法进行深度优化。通过阅读代码发现，当前的CMSIS-DAP代码控制调试线时的算法在有些情况下不够高效，可能会导致性能降低。在CMSIS-DAP的代码之外，作者还会参考ARM的其它文档（见下文），重新整理CMSIS-DAP的算法，进一步提升调试的性能。

• 参考DAPLink的代码，实现更多定制的功能。DAPLink也是基于CMSIS-DAP协议的实现，在完全开源的基础上做出了虚拟串口、拖拽烧录等实用功能。在存储空间和外设允许的前提下，作者也会在项目后期尝试将这些功能加入到TinyDAP中。

由于作者已经工作（四舍五入996的那种），所以这个项目必然不会很快完成（否则也不会从去年鸽到现在），还请大家耐心等待。当然，由于TinyDAP是一个比较随性的项目，所以也不会给自己设定各种时间上的目标，但会借此机会尝试用文字等方式将自己的想法表述出来供大家参考，因此本帖会尽可能地持续更新（可以想起来的时候常来看看hhh）。

文档结构

本文的目标是记录开发的过程，分享一些开发过程中遇到的问题和解决方法，也欢迎和大家一同探讨各种相关话题。

本文将会按照以下顺序编写文档：

1. ARM调试接口

2. CMSIS-DAP协议

3. USB设备的协议栈（包括HID和WinUSB等）

4. WCH CH54x/CH55x

5. TinyDAP的实现细节

参考代码和文档

参考代码以ARM官方维护的代码为主，包括：

• CMSIS-DAP：ARM基于CMSIS-DAP协议的一个简单实现，集成在CMSIS Version 5中。这一版本的CMSIS-DAP使用RTX v5 RTOS和Keil提供的USB设备协议栈与驱动，其中后者似乎并不开源。

• DAPLink：ARM基于CMSIS-DAP协议的另一个实现，加入了虚拟串口、拖拽烧录等实用功能，由ARM Mbed维护。这一版本的CMSIS-DAP使用RTX v4 RTOS和开源的USB设备协议栈与驱动，代码完全开源并且可以方便地添加新设备的支持。DAPLink的主要缺点是编译后二进制文件太大（完整配置超出STM32F103C8T6的Flash空间，只能上CBT6）。

• DesignStart：ARM的一个项目，提供了Cortex-M0和M3的RTL代码（经过混淆处理），在实现调试接口时作为参考。

参考文档则是覆盖了上面所说的所有内容，包括：

• CMSIS-DAP：ARM官方的CMSIS-DAP文档。CMSIS-DAP包括协议和实现两部分，这个文档主要覆盖了协议部分，重要性无需多言。

• ARM Debug Interface Architecture Specification：ARM调试接口的文档，版本是ADIv5.2。需要注意的是，该文档的最新版本是ADIv6.0，但当前主流的ARM单片机似乎并不使用v6.0，所以v5.2已经够用（v5.x加入了很多实用功能）。

• USB相关的各个标准，包括（除了最后一项外都可以在USB官网找到）：

  • USB Specification 2.0：USB 2.0的主标准。

  • 与BOS（Binary Device Object Store）描述符相关的补充标准：于Wireless USB Specification 1.0引入，在USB 3.0时被写入主标准中，主要用于实现WinUSB、WebUSB等功能。

  • USB Device Class Definition for Human Interface Devices (HID)：HID类的标准，主要用于实现CMSIS-DAP v1的免驱动安装。

  • Microsoft OS 2.0 Descriptors Specification：MS OS描述符标准，主要用于实现CMSIS-DAP v2的免驱动安装（通过WinUSB），这里我们使用的是2.0的标准，可以兼容Windows 8.1和10。

• 8051的指令集和单片机的数据手册及相关文档。

更新记录

• 2021/3/7：开坑，更新简介部分.