0 缘起

  前段时间一直在用的ST-Link突然出问题了，想着不能随便浪费了，于是试图拆开设备看看内部是怎么实现的，以下是折腾记录。

1 记录

  仿真器可以说是开发STM32非常有用的工具之一了，之前我一直是在用那种十几块钱的STLink v2模块，如下图所示。

但是最近在使用它的时候，直接不能识别USB设备了。。。。
说实话，看到这个我基本觉得这个STLink寄了，上网一搜，发现这种STLink是盗版的，稳定性不行，可能今天用着明天就坏了。。。但是，我还是本着好奇的想法，把这个STlink拆开了，直接拔掉它外表的套子就行。

然后意外发现其核心芯片竟然就是STMF103C8U6（和常见的C8T6不一样的地方只有封装，它的焊盘相对更短），而且还预留了四个引脚，（用万用表的通断档对照C8T6的引脚测了一下，发现就是VCC，SWIO，SWCLK，GND四个引脚）感觉和一般的单片机开发板没什么区别，于是就想着用另一个好的STLink来下载程序，于是，一晚上的折腾就开始了。。。
  首先是发现新买的STLink竟然显示无法连接！一开始以为是坏STlink导致的，然后插回好的C8T6的开发板，竟然还是无法连接！！！当时就觉得是不是这个新的STLink也有问题，然后照着报错信息（包括没有检测到目标板、内部指令错误等问题）在网上找了一通，各种教程都试了，都不好使，于是又试了一下另一个Jlink，发现可以检测到，但是无法下载程序，当时就懵逼了，以为这些仿真器都坏掉了。。。总之当时心情非常糟糕，也就没再研究了。第二天白天脑子清醒了再去试，这才基本搞懂了之前遇到的问题。

2 总结

  故事到此结束，一些感受和总结：

• 如果实在解决不了问题，建议和朋友一起看或者等自己脑子清醒、心态平和的时候再仔细研究一下，这点很重要！
• 网上买的那种便宜的STLink确实稳定性不好，（也不保证贵的一定好）很有可能突然就出现类似于我遇到的问题，所以最好有备件可用。

3 基本使用【重点】

3.1 基本概念

  在了解仿真器的基本使用前，首先要区分一些基本的概念。

• 仿真调试的协议/端口
  尽管支持仿真的设备很多，但其实使用的协议大抵都是一样的。主要有两种：JTAG（Joint Test Action Group，联合测试行动小组）是一种国际标准测试协议（IEEE 1149.1兼容），主要用于芯片内部测试；还有一种是SWD（Serial Wire Debug，串行调试）。
  其中JTAG协议并没有确定的引脚和端口，目前网上流传的20pin的端口是SEGGER公司的jlink定义的JTAG接口。，如下图所示
  
  可以看到，JTAG主要有这些信号：TDI，TMS，TCK，TDO，分别对应数据输入，模式选择，时钟，数据输出，复位管脚可不接。
    而SWD接口相对简洁一些，只需要两个信号：SWDIO，SWCLK，分别对应数据和时钟。

• 仿真器型号
  基于以上协议，产生了很多支持这些协议的调试仿真设备。如ST-Link（ST官方出品），Jlink（SEGGER公司出品），ULink（ARM/KEIL公司出品）等，有些只支持一种协议，有些两种协议都支持，需要根据设备手册来判断。

• 参考电平VTref
  从上面这张图可以看出，两种接口都有VTref引脚，这个引脚必须连接，目的是为了使芯片逻辑电平与调试器的逻辑电平一致，避免逻辑错误，甚至对设备造损坏。因此，这个引脚一般连接芯片的VCC，但不能靠VTref引脚来供电，而是需要额外的供电。
  在Jlink中，可以通过眺帽对这个参考电压的引脚进行设置，如下图所示。
  

3.2 使用方法

  熟练掌握使用方法是避免很多问题和疑惑的最好途径。
  首先将仿真器连接到开发板，注意供电的问题，另外boot引脚记得设置好，一般是设置成从主闪存运行：

然后打开一个Keil项目，点击魔法棒，在Debug页面中选择使用的仿真器型号，再点击旁边的settings按钮，如下图所示。

以STLink为例，如果你①插上了STLink；②安装了STLink的驱动；③STLink与目标板接线没有问题；④目标开发板上电了，那么在settings中就能看到检测到的目标板芯片的型号。如果没有的话，就按照上面的顺序依次检查吧。

另外，还需要注意的是下面的port选项，到底是选择SWD协议还是JTAG协议。

• 仿真器下载完程序不执行？
  这是很多初学者可能会遇到的问题，其实也是仿真器的设置没弄好，参考以下设置即可解决。

  注意：这里两步都要设置！

• 拓展：STLink上面的四个接口是什么？
    在使用那种白色的STLink时，突然好奇上面的四个引脚是什么？即下图的红色框中的引脚。
  
  一开始猜测是类似于那种小型的STLink的四根线，但是通过查找资料发现并不是，它是SWIM协议，一般用于仿真调试STM8芯片。找资料的过程中，顺便找了一张引脚图，如下所示。
  

4 高级使用——仿真【也是重点！】

  之前对仿真器的认识其实一直还停留在下载程序上面，但是最近才发现其实仿真调试功能才是最好用的。
  使用方法也很简单，以Keil为例，正常连接仿真器，然后直接点击右上角的红色debug按钮即可。

这个默认会从main函数开始仿真，然后一般点击左上角的几个按钮即可。

从左至右分别是步入（如果有函数调用，会进入到函数实现，“向内挖掘”），步进（当前跳过下一语句，“平级跳过”），步出（跳出当前域，如果进入到某个函数执行过程中，步出可以回到该函数调用的位置，“向外跳出”），运行到光标所在位置。

  此外，右下角窗口是监视窗口，主要用于查看程序执行过程中的变量

如果右下角监视窗口看不到的变量，可以在编辑器上对应变量上面右键，将其添加到监视窗口，如下所示。

  除此之外，在debug进入到某些函数中时，所定义的局部变量在右下角显示<not in scope>，这是因为编译器把代码优化掉了，直接导致在仿真过程中变量根本没有分配内存，也就无法查看变量值。
  解决办法很简单，就是在变量定义前加上volatile关键词，这样程序在读取该变量时一定会从内存中读取，而不是cpu的寄存器。

参考链接

5 遇到的问题和解决办法

5.1 使用JLink提示“the connected j-link is defective”

  这个问题也是那天测试JLink时遇到的，这个问题是Jlink固件和驱动不匹配，一般是固件版本低于驱动版本，因此解决这个问题也是两种方法：升级固件或者降低驱动等级。但是听说升级Jlink固件可能会造成不可逆的后果，而且操作也比较麻烦，所以一般是采用降低驱动等级的方法。参考这个教程可以下载到更低版本的驱动，然后替换掉Keil安装目录下（Keil_v5/ARM）的Segger文件夹即可。
  但是！需要注意！！！ 在替换根目录下的文件夹时，一定一定一定要先备份，因为很有可能替换之后你的Keil就打不开了，或者是闪退，这样你就得重装一遍，非常麻烦！
  相比于自己一个一个版本去试，更方便的还是在网上下载那种已经确定可以用的文件夹，这里推荐一个资源。没有币的可以考虑一下某宝。

5.2 拓展：如何修复STLink或者自己自制一个STLink

  在遇到前文提到的那个USB设备无法识别的问题之后，我当时有点不甘心，想着有没有什么方法可以复原它，在网上找了很多资料，这里简单总结一下，有兴趣的朋友可以按照教程试一下。

• ST-Link Nano - GitHub——这个资料比较全
• 修复ST-LINK V2下载器 | ST-LINK V2下载器烧录DAPLink固件
• STLink固件下载——原版固件不开源，这个算是民间流传版本。
• 自制STLink——这个链接更加详细，而且可以下载原理图，强烈推荐！
• 给STLink烧DAP固件——听说这个固件似乎更好用，有兴趣的可以试试，也可以找点其他资料。