[hpm_application] 超越jlinkV11, 先楫硬件SPI模拟SWD调试协议实现(二)

一、前言

在上一篇中 《 [hpm_application] 先楫硬件SPI模拟SWD调试协议实现(一) 》阐述了先楫的SPI外设模拟SWD的方案可行性验证，本文在上一篇的基础上，进一步验证方案性能。

本文对比的对象是segger的J-link plus compact V11。

调试器链接：

https://www.segger.com/products/debug-probes/j-link/models/j-link-plus/

该调试器的参数在segger官方有所描述，高速USB2.0（480Mbps）,支持SWD/JTAG，最大接口速度为15Mhz。

而先楫HPM5301同样也具有480Mbps的高速USB2.0，SPI模拟SWD可达80Mhz， 本文就stm32f401作为测试平台，以jlink plus V11的最大频率15Mhz的clk作为对比，进一步再验证先楫45Mhz的swd效果性能。

二、性能对比

效果以逻辑分析仪抓取SWD信号计算每次的验证时间，比如擦除、烧录、校验所需的时间对比来进行验证。

另外以下的效果，hpm5301的执行代码都是放在外部flash。

逻辑分析仪的SWD信号文件会放在网盘中，有兴趣查看的可以私信本公众号。

本文验证的目标芯片固件大小为240KB左右，如图

（一）纯SWD传输验证（排除目标芯片的flash影响）

纯传输验证就是固件只管进行SWD传输，不进行编程目标芯片flash（其实就是注释了flm算法工程里面所有对flash的操作，比如编程，擦除等），这就需要改动添加个flash的flm算法文件，这里的算法文件感谢@ Aladdin-Wang 开发者提供。如有需要可以在本公众号私信获取，后续会放在网盘。

1、输出的SWD_CLK时钟大致都为15Mhz

2、program 240KB固件的传输时长有下可知，同样大概在15Mhz下，传输240KB，HPM5301模拟SWD需要1.37s, jlink的SWD需要1.86s。

在15Mhz下，hpm5301模拟的SWD性能比jlink plusV11快30%。

3、 在45Mhz下，传输240KB，hpm5301模拟的SWD传输时长只需要775ms。是jlink plus v11 15Mhz传输性能的2.4倍。

（二）实际目标芯片flash烧录性能

受限于目标芯片flash的擦除编程性能，特别是擦除性能，需要等待操作，擦除时间大致相同，校验也性能大致相同。

1、 在15Mhz下 ，对stm32f401进行全片擦除，也就256KB擦除时间，hpm5301模拟的SWD需要时间为4.49S，而jlink plus v11则需要4.81S， 在擦除时间缩短上，hpm5301相对jlink能提升10% 。

2、 在15Mhz下 ，对stm32f401进行编程240KB固件的时间，hpm5301模拟的SWD需要2.54S，jlinkV11需要4.23S， 在编程时间缩短上，hpm5301相对jlink能提升60%以上。

3、 在15Mhz下 ，对stm32f401进行校验240KB固件的时间，hpm5301模拟的SWD需要1.58S，jlinkV11需要2.09S， 在校验时间缩短上，hpm5301相对jlink能提升30%以上。

4、 在50Mhz下，对stm32f401进行编程240KB固件的时间，hpm5301模拟的SWD需要1.94S，相比15Mhz，时间缩短30%，这也于目标芯片的flash编程性能有关系，但整体能通过提高SWCLK频率来提高整体烧录调试性能。

三、CMSIS_DAP底层对接

本文验证不涉及DAP协议处理优化，只针对传输底层进行优化，传输逻辑可参考上一篇文章。需要对接的API分别需要是：

1、SWJ_Sequence

2、SWD_Sequence

3、SWD_Transfer

四、相关分析

为何同样SWCLK频率下，hpm5301性能比jlink plus V11强大？

这里不涉及SWD协议处理逻辑上，jlink也有自己自定义的传输协议（这种专用的比通用的DAP传输效率更高），但从传输波形上看， 比如访问一次CTRL_STAT寄存器，hpm5301由于其强大灵活可变的SPI外设，这段访问只需要6us，相反jlink V11则需要234us。传输时间更大的弥补了协议传输的损耗。

五、总结

1、在实际测试中，SWCLK可以实现80MHz，但是找不到支持这么高频率的设备，欢迎大家测试上限。

2、同SWCLK频率下，烧录调试上，先楫模拟的SWD足够超过segger的jlink plus V11

3、得益于SPI的强大灵活性、16K I/Dcache、高性能高主频的MCU，制作高性能的调试器也不在话下。

六、展望