3.单总线接口模块(SWIM)

STM8的SWIM通信协议(communicationprotocol)和调试模块介绍本手册为需要建立STM8微控制器系列的编程，测试或调试工具的开发者而写。它解释了STM8内核的调试结构。STM8的调试系统包括以下两个模块：DM：调试模块；SWIM:单总线接口模块。相关文档(Relateddocumentation):•HowtoprogramSTM8SandSTM8AFlashprogrammemoryanddataEEPROMHW90PMam^TMversionisnotpublishedyet)HW90PMam^TM8LFlashprogrammemoryanddataEEPROM(PM0054)专业术语：DM：DebugModeSWIM：SerialWireInterfaceModuleWFI：WaitForInterruptWFE：WaitForEvent目录TOC\o"1-5"\h\z1.调试系统概述12.通信层2单总线接口模块(SWIM)3操作模式3SWIM入口序列3位格式5SWIM通信协议6SWIM命令7SWIM通信复位8CPU寄存器访问8在停止模式下的SWIM通信9物理层9STM8的SWIM寄存器9调试模块(DM)12介绍12主要特点12调试12断点解码表14软断点模式14时序描述14中止(abort)15数据断点15扌旨令断点(Instructionbreakpoint)15单步模式16应用笔记16DM寄存器16常见问题解答175.1时序相关171.调试系统概述STM8的调试系统接口允许一个调试或编程工具，通过一根基于开漏接口的单总线双向(bidirectional)通信线连接到MCU。它提供了非抢占式(non-intrusive)读写方式去访问RAM和外设，在程序执行期间(duringprogramexecution)。方框图(Theblockdiagram)如所示。SWIMpinn<LSIoscillatorHSIoscillatorSWIMEntryCommLayerSWIMpinn<LSIoscillatorHSIoscillatorSWIMEntryCommLayerCommandDecodeSWIM调试模块使用设备中的两个内部时钟源，LSI低速内部时钟(通常范围为20KHz-200KHz,视产品而定)和HSI高速内部时钟(通常范围为10MHz-25MHz,视产品而定)。必要时，时钟会自动启动。2.通信层SWIM是一个基于异步(asynchronous),强灌电流(highsink)(8mA),开漏，双向通信(bidirectionalcommunication)的单总线接口。当CPU正在运行，出于调试目的，SWIM允许非抢占式(non-intrusive)读写访问，去执行on-the-flay到RAM和外设寄存器。此外(Inaddition),当CPU停止(stalled),SWIM允许读写访问，去执行MCU存储空间的其它部分(数据EEPROM和程序存储器)。CPU寄存器(A,X，Y，CC，SP)也可以被访问。这些寄存器被映射在存储器中，而且可以以相同的方式去访问。•仅仅当SWIM_DM位置一时，寄存器，外设和存储器才被访问。•当系统处于停止(HALT),WFI或者读保护模式,SWIM_CSR寄存器的NO_ACCESS标志将置一。在这种情况下，禁止(itisforbiddento)执行任何的访问，这时因为部分设备可能没有时钟驱动，读访问返回无用的数据(garbage)，或者写访问不成功。SWIM可以执行MCU软件复位操作SWIM引脚可以作为标准IO口用于MCU的目标应用，如果你也想将他用于调试，IO口功能将会有一些限制(somerestrictions)。最安全的方式是在PCB设计时提供选择项(astrapoption)。Figure2.SWIMpinexternalconnectionsSTM8ApplicationI/O<nSWIMpinSWIMinterfacefortools<Jumperselectionfordebugpurposes3.单总线接口模块（SWIM）3.1操作模式上电复位后，SWIM复位，并且进入它的OFF模式。OFF：在此模式下，SWIM引脚一定不能在应用中用作I/O口。等待SWIM入口序列（entrysequenee）或者应用软件打开I/O模式。I/O：软件应用程序设置内核配置寄存器（CFG_GCR）的SWIM禁能位（SWD）（SWIMdisable），可以进入此状态。在此状态下，用户应用程序可以使用SWIM引脚作为标准I/O引脚，仅有的缺陷是无法使用该引脚的内置（bulit-in）调试功能。一旦复位Oncaseofareset）,SWIM重新返回OFF模式。ACTIVE:当处于OFF状态，SWIM引脚检测到一个特殊的序列，可以进入此模式。在此状态下，通过SWIM引脚，主设备工具使用3个命令去控制STM8。（SRSTSystemReset，ROTFReadOnTheFly，WOTFWriteOnTheFly）注意：请注意，SWIM可以被设置为Active，而且可以在设备处于复位状态（NRST引脚被强制拉低）时进行通信。Figure3.SWIMactivationsequencePOR3.2SWIM入口序列POR（上电复位）后，SWIM一直处于OFF模式，SWIM引脚采样用于检测入口序列。要实现这一机制，内部低速RC时钟在POR后自动运行，并且在SWIM处于OFF模式下一直保持。如果SWIM引脚检测到入口序列之前，SWDbitisset,SWIM将工作在I/O模式。一旦SWIM处于ACTIVE模式，写该位是无效的，并且SWIM仍然处于ACTIVE模式。如果应用程序使用SWIM引脚作为I/O模式，应用程序会在软件代码的初始化部分将SWIM引脚设置为I/O模式（一般地，会在复位后执行）。尽管在这种状态下，仍然有可能

使得SWIM引脚处于ACTIVE模式，方法是：强制拉低RESET引脚，保持RESET引脚为0持续（duration）到SWIM入口序列完成。在复位期间或者应用程序运行期间，只要SWIM处于OFF模式，任何时候，SWIM入口序列都会被检测。如果SWIM引脚和复位引脚都被复用（aremultiplexed）为I/O口，那么进入SWIM的ACTIVE状态的方法是：MCU设备掉电，再上电，并且保持MCU复位直到SWIM入口序列发送结束。Figure4.SWIMactivationtimingdiagramSWIMpin:SWIM-CSR(5)and(7)SWIMpin:ResetiiiReset:(1)(2):⑶⑷(5)(6):Jesetr$ng(7)(8)Optionbyte.loading〕HSIADCONi”〕HSIADCONail7411卜LSIOSCONail7411SWIM激活时序图如所示，图中每一段的描述如下。为了激活SWIM,SWIM引脚必须强制拉低16AS（在HSI下最少64个脉冲）。第一个脉冲后（总线当前为0）,在SWIM的ACTIVE状态入口处，SWIM检测一个特殊序列以保证鲁棒性（guaranteerobustness）.SWIM入口序列式：4个1KHz的脉冲，紧接着4个2KHz的脉冲。序列的频率很容易被内部RC检测到。入口序列如所示。注意序列以SWIM引脚拉高作为开始和结束标志。入口序列后，SWIM进入ACTIVE状态，HSI振荡器（oscillator）自动开启。延时过后，SWIM发出一个同步帧给主机。同步帧描述：MCU的SWIM总线输出低电平，维持128个HSI时钟脉冲表示发出一个同步帧，用于调试主机对RC的测量。一个高级调试主机可以重新校准（re-calibrate）它的时钟，来适应（adapt）MCU内部RC的频率。开始SWIM通信之前，SWIM线必须释放为高电平，以保证SWIM准备好通信（至少维持300ns）。写0A0H到SWIM_CSR寄存器：Bit5置一，允许访问整个存储器和SRST命令Bit7置一，掩盖内部复位源释放加载配置字节的序列的复位。等待1ms以保持稳定。一旦配置字节加载发生，且稳定时间到，CPU分段（inphase8）:STM8S停止，且HSI=16MHz（详见STM8S数据手册）SWIM时钟为HSI/2=8MHzSWIM在激活状态，在低速位格式（如所示）

Figure5.SWIMentrysequenceSWIMpin~111l_ll_ll_lL«[ms&DO^js“SWIMentrysequence3.3位格式位格式采用的是一种归零格式(Return-To-Zeroformat),它允许位同步。两个通信速率可选。在SWIM激活状态下，选择的是低速通信速率。通过设置SWIM_CSR寄存器的HS位置一，选择高速通信速率。当在复位阶段(duringtheRESETphase)进入SWIM模式时，配置项可能已经从非抢占式存储器中加载到相应的寄存器中。任何内部或外部的复位都会触发加载配置项。为了确保适当的系统行为，HS位直到配置项加载完成后才能置一。在配置项加载结束后，SWIM_CSR寄存器的HSIT位被硬件置一。3.3.1高速位格式10个HSI振荡器脉冲生成一位。位格式为：2个时钟脉冲的0电平，接着8个时钟周期的1电平。8个时钟脉冲的0电平，接着2个时钟周期的1电平。当SWIM收到一包数据时，它将解码：1：检测到小于或等于4个连续低电平。0：检测到大于或等于5个连续低电平。Figure6.Highspeedbitformat个个个个个个个个个个个个个」个个I-I—^1—1_.•JLIIA—I个个个个个个个个-LiI3.3.2低速位格式22个HSI振荡器脉冲生成一位。位格式为：2个时钟脉冲的0电平，接着20个时钟周期的1电平。20个时钟脉冲的0电平，接着2个时钟周期的1电平。当SWIM收到一包数据时，它将解码：1：检测到小于或等于8个连续低电平。0：检测到大于或等于9个连续低电平。3.4SWIM通信协议当处于ACTIVE模式时，通信可以被主机或设备初始化。每一个字节或命令之前都有一位头，用于仲裁主机和设备发起的通信。主机的头是“0”，由于是开漏结构，可用于在仲裁时取得优先权。若无数据传输，主机就可以开始传输。Figure8.Commandformat(Host->Target)CommandData*!…III-IQIb2\bl\bQ\ptdacklQ\bz\bs\b5\b4\ba\b2\bl\ba\曲IacidItalic.BitsentbytheHostBold:Bitsentbythedevice主机发送的每个命令有以下组成：1个命令(ROTF,WOTForSWRST)包含：头：1Bit“0”b2-b0：3-bit命令pb：奇偶位(paritybit)：b(i)异或ack：应答位(1bit“1”。若检测到错误或为准备好，接收者必须发送非应答(NACK：1bit“0”)若干数据包(WOTF下)包含：头：1Bit“0”b2-b0：8-bit数据pb：奇偶位(paritybit)：b(i)异或ack：应答位(1bit“1”。3.5SWIM命令当总线空闲或者设备发送某个数据字节后，主机可以发送一个命令。发送命令后，主机释放总线。当SWIM准备好回应命令时，它启动(initiates)转换。如果SWIM正在相应一个命令，主机发出新的命令，上个命令被取消，且新命令被解码，除WOTF外。三个命令是有效的(available)o如所示。Table1.SWIMcommandsummaryCommandBinaryCodeSRST000ROTF001WOTF010Reservedforfutureuse0111xx3・5・1SRST:系统复位格式：一个命令从主机到目标板参数：无只有SWIM_CSR/SWIM_DM位置一，SRST命令产生一个系统复位。3・5・2ROTF：readonthefly格式：一个命令+要读的字节数+三个字节的地址参数：N8位的将要读取的字节数(1~255)@E/H/L即将访问的24位地址D[…]从存储空间读取的字节如果主机发送一个NACK信号，设备将再次发送相同的字节。如果SWIM_DM位被清零，ROTF只能在SWIM内部寄存器被操作。3・5・3WOTF：writeonthefly格式：一个命令+要写的字节数+三个字节的地址WOTFN@E@H@LD[@]参数：N8位的将要写的字节数(1~255)@E/H/L即将访问的24位地址D[...]将要写到存储空间的字节当字节D[i+1]到达，如果字节D[i]仍未写完成，那么D[i+1]之后紧跟着NACK。在这种情况下，主机必须再次发送D[i+1]知道收到应答信号ACK。对于最后一个字节，当一个新命令发生，而最后一个字节未写完成，那么，新命令将收到NACK，且不会被解释(account)执行。如果SWIM_DM位被清零，WOTF只能在SWIM内部寄存器被操作。3.6SWIM通信复位在通信期间的问题，主机可以通过发送128个HSI时钟周期来复位通信。如果SWIM检测到SWIM引脚拉低超过64个HIS时钟周期，它将复位通信状态机，并且打开低速模式(SWIM_CSR.HSv-O)。这是为了改变内部RC振荡器的频率。(ThisistoallowforvariationinthefrequencyoftheinternalRCoscillator.)为了响应(Inresponseto)通信复位，SWIM将发送同步帧一拉低DBG引脚持续128个HIS振荡器时钟。3.7CPU寄存器访问CPU寄存器被映射在STM8存储器中，且这些寄存器可以通过ROTF和WOTF命令来被直接读或写。当CPU处于停滞状态时，对CPU寄存器的写操作才被允许。为了刷新指令解码阶段，你必须在为程序计数器(PCE,PCH，PCL)写入新值后，将DMcontrol/status寄存器的FLUSH位置一。Table2.CPUregistermemorymappinginSTM8CPUregisterMemorylocationA7F00hPCE7F01hPCH7F02hPCL7F03hXH7F04hXL7F05hYH7F06hYL7F07hSPH7F08hSPL7F09hCC7F0Ah3.8在停止模式下的SWIM通信为了保持调试主机的通信联系，MCU进入停滞模式时，HIS振荡器仍打开。这就意味着当SWIM处于激活状态下，停滞模式的功率消耗测量是没有意义的。当系统处于停滞模式，WFI或读保护模式下，SWIM_CSR寄存器的NO_ACCESS位被置一。这就意味着在此情况下总线不能被访问。SWIM_CSR寄存器的OSCOFF位通常用于关闭振荡器。在此状态下，只要设备处于停滞模式，且SWIM引脚拉高，那么调试机制失效。恢复（recover）调试机制的唯一方式是诱发（induce）SWIM引脚产生一个下降沿：这将使能HIS振荡器。3.9物理层通信期间，SWIM引脚将配置为伪开漏模式。当该引脚输出0时，它将能经受8mA的灌电流。SWIM总线的外部上拉应该有以下要求：SWIM的最大上升时间tr应该小于1个采样周期（100ns+/-4%）。ibFigure10.TimingsonSWIMpinSWIMpinibFigure10.TimingsonSWIMpinSWIMpinTable3.SWIMpincharacteristicsParameterSymbolGenericformulaTimingsforHSI=10MHzLSI=32to64kHzMlnMaxFalltimeonSWIMpinTBD50nsRisetimeonSWIMpinT8D96nsInter-bittime(ThetimewhichSWIMpinstayshighbetween2bits)TBD>0Inter-frametime(Timebetweenendofaframeandthenextone)TBD0Lowtimeforabitat0Highspeed:匕TBD768ns832nsLowspeed:tb0TBD1.6ps2.4psLowtimeforabitat1(HighSpeed)Highspeed:Tb1TBD192ns208nsLowspeed:Tb1TBD150ns250nsInjectedcurrentonSWIMpinTBD8mA3.10STM8的SWIM寄存器3.10.1SWIM控制状态寄存器(SWIM_CSR)

地址：7F80H复位值：00H当上电复位或SWIM的SRST命令（SWIM_CSR寄存器的RST位置一）时，该寄存器复位。Bit7SAFE„MASK:MaskinternalRESETsourcesThisbitcanbereadorwrittenthroughSWIMonly.ItcannotbeaccessedthroughtheSTM8bus.ItincludestheWatchdogreset.0:InternalResetsourcesarenotmasked1:InternalresetsourcesaremaskedBit6NO_ACCESS:BusnotaccessibleThisbitcanbereadthroughSWIMonlytodeterminethebusisaccessibleornot.ItissetautomaticallyifthedeviceisinHALT,WFIorreadoutprotectionmode.0:Busisaccessible1:BusisnotaccessibieCaution：Dep的dingontheSWIMrevision,insemedevices,theNO_ACCESSbitindicatesonlythatthedeviceisinHALTmode.Bit5SWIM_DM:SWIMforDebugModuleThisbitcanbereadorwrittento1throughSWIMonly,itcannotbeaccessedthroughtheSTMSbus.0:TheSWIMcanaccessonlySWIM_GSRregister.SWIMresetcommandhasnoeffect1:ThewholememoryrangecanbeaccessedwithROTFandWOTFcommands.TheSRSTcommandgeneratesaResetBit4HS:HighSpeedThisbitcanbereadorwrittenthroughSWIMonly.ItcannotbeaccessedthroughSTM8bus.0:Lowspeedbitformat1:HighspeedbitformatThespeedchangeoccurswhenthecommunicationisIDLE.ItisresetbytheSWIMcommunicatianresetconditionasdescribedinSection3.6.Bit3OSCOFF:OscillatorsOffcontrolbitThisbitcanbereadorwrittenthroughSWIMonly.RcannotbeaccessedthroughSTM8bus.0:HSIoscillatorremainsONinhaltmode1:HSIoscillatorisnotrequestedONinHaltmode

Bit2RST:SWIMResetControlBitThisbitcanbereadorwrittenthroughSWIMonly.ItcannotbeaccessedthroughSTM8bus.0:SWIMisnotresetwhenaSRSTcommandoccurs.1:SWIMisresetwhenaSRSTcommandoccurs.SWIMwiHre-enterOFFmode.Bit1HSIT:HighSpeedInternalClockistrimmedThisbitisreadonlythroughSWIMonly,ftcannotbeaccessedthroughSTM8bus.ItissetwhentheHSITbitissetinthecoreconfigurationregisterandresetbyanexternalreset.0:HighSpeedInternalClockisnottrimmed,SWIMmustremainhlowspeedmode.1:HighSpeedInterna!Clockistrimmed,SWIMhighspeedmodeisallowed.BitOPRi:SWIMaccesspriorityThisbitcanbereadorwrittenthroughSWIMonly.UsuallytheSWIMaccessestosystemresourcesarenon-intrusive,SWIMhavingthelowestpriority.Thiscanbeoverriddenbysettingthisbit.0：Non-intrusiveaccessbySWIMtosystemresources(lowpriority)1:IntrusiveaccessbySWIMtosystemresources(SWIMhaspriority,CPUisstalled).Note：TheSWDbitislocatedintheSTWI8coreconfigurationregister.Refertothecorrespondingdatasheetforinformationonthisregister3.10.2SWIM时钟控制寄存器(CLK_SWIMCCR)偏移地址：50CDH(产品依赖一productdependent)复位值：xxxx0000(x0H)76543210ReservedSWIMCLKrwBits7:1Reserved,mustbekeptcleared.BitOSWIMCLKSWIMclockdividerThisbitissetandclearedbysoftware.0:SWIMclockdividedby21:SWIMclocknotdividedby2Note:thisregisterisnotpresentinsomeSTM8devices.r—————r—————IDebugModule(DM)WATCHDOGCONTROL

LOGIC4.调试模块（DM）4.1介绍调试模块（DM）允许开发者执行某一（certain）调试任务而无需使用仿真器。例如，DM可以中断MCU，打断无限循环（infiniteloops）或者在给定断点输出内核上下文（栈）DM主要用于仿真调试。4.2主要特点两个条件断点（可在以下几处中断：取指令-instructionfetch，读写数据，堆栈访问…）•软件断点控制睡眠模式在SWIM模式下的WOTF命令的外部停止能力看门狗和外设控制DM版本鉴定功能（identificationcapability）•中断向量表选择Figure11.DebugmoduleblockdiagramWATCHDOGDMBREAKPOINTLOGICBC2

bcTBCOeiwRESETDM_CR1STM8CPUSTESTFDMBREAKPOINTLOGICBC2

bcTBCOeiwRESETDM_CR1STM8CPUSTESTFRSTBRWBK2FBK1FI.CSR1DMSTALiLtRAP〈匚一STALLbit—SWTRAPbit_DMSTALLI(FromISlaveDMIwhenI赳Hail担HI可EXTSTALL

MANAGEMENTI^SWTBF,flag[EXT7STALLFV_ROMIFV.RAMDMREGISTERSREAD/WRITELOGICDMBK2SWIMn-SWIMEMU/DMAinterfaceSOFTWAREBREAKPERIPHERALSPERIPHERALS(Timers,USB....)DM_CR2ENFCTxDM_ENFCT'-一一-I4.3调试可通过SWIM接口读写DM寄存器。STM8内核无权访问这些寄存器。

4.3.1复位由于调试模块寄存器的复位值，一旦SWIM激活，且SWIM_CSR寄存器的SWIM_DM位置一，在复位向量地址的一个“数据读”断点将会自动设置。这个断点可用于初始化调试窗口。4.3.2断点当运行至断点处时，DM产生一个内核的停止。当处理器停止时，主机能够读或修改存储器的任何地址。访问处理器寄存器详见。为了重启执行程序，必须使用SWIM协议的WOTF命令，将DM_CSR2的STALL位必须清零。4・3・3中止(Abort)使用中止功能，主机必须写DM_CSR2的STALL位。无中断产生。当前状态下内核被中止。使用SWIM命令，主机可以读和修改MCU的状态。如果CPU寄存器被修改，程序被描述详见。主机可以重启程序，通过复位STALL位。4・3・4看门狗控制使用DM控制寄存器的WDGOFF位，你可以配置看门狗窗口，且调试模块中止CPU时，将停止独立的看门狗计数器。看门狗激活之前必须将该位置一。如果硬件看门狗配置位使能了看门狗，则WDGOFF位将无效。4・3・5SWIM交互SWIM发送状态位用于指示SWIM是否激活。当SWIM未被激活，DM将不会生成任何的断点/中止要求给CPU。

4.4断点解码表Table4.DecodingtabteforbreakpointinterruptgenerationDM_CR1BREAKCONDITIONSOM^CSRlBC2BC1BC0BIRBIWBK1FBK2FBRW0-0000Disabled(RESETstate)00X00fl01Data.Writeon@-BK1andData=BK2L10000010DataReadon@=BK1andData-BK2L10100011DataR/Won@=BK1andData=BK2L1007100100InstructionfetchBK1^=@^=BK210X0-0101DataWriteonBKK=@<=BK21000-0110D別a：ReadonBK1<=@<=BK210100111DataR/WanBK1<=(§<=BK210(VI01000Instructionfetchan@<=BK1orBK2<»@10X01001DataWriteanBK1orBK2<=@10001010D呂LaReadonBK1orBK2.<=@10101011DataR/Won三BK1orBK2<=@100/1011XXDisabled00X10000Instructionfetchon@=BK1thenon@=BK201X10001DataWriteon@=BK1Qr@=BK210ar01Dr11010010DatnReadon@=BK1or@=BK2WorOIor11110011DataR/Wan@=BK1ar@=BK2WarO1cm110/110100Instructionfetchan@=BK1or@=BK210dr01or11X10101Instructionfetchon@=BK1/DataWriteon@~BK210oc01x-010110Instructionfetchan@=BK1/DataReadofi@=BK210or01x-110111Instructionfetchon@=BK1/DataR/Won@=BK210or01x-0/1110XXDjsabled00X11100D呂也WriteinStackan@<=BK1fInstructionfetcham@=BK2lOurOI0-x11101DataWritEinStackon/DataWriteon@=BK2WorOIor11011110DataWriteinStackcm/DataReadon@=BK210wOICM11111DataWriteinStackon@<=BK1fDataR/Won@=BK210dr01or110-0/14.5软断点模式软断点模式是为调试工具保留的，用于将断点插入(insert)到用户代码中，通过软件断点取代(substituting)用户指令(instruction)。使用DMcontrol/status寄存器的SWBKPE位可以使能软件断点模式。当解码BKPT指令后,CPU中止，且STALL和SWBKF位被硬件置一，以指示(indicate)发生的软件断点。为继续(resume