Debug Probes

调试探针 是一种专用硬件，用于控制另一块开发板上运行的 Zephyr 应用。它通常支持读写寄存器和内存，并可在主机工作站上通过 GDB 等工具进行断点调试。也可能支持其他调试软件，以及 程序执行跟踪 等高级功能。Zephyr 支持的相关主机软件见 烧录与调试主机工具。

调试探针通常通过 USB 连接主机，有时也可通过 IP 网络等方式访问。它通常使用 JTAG 或 SWD 协议连接运行 Zephyr 的设备，可以是独立硬件，也可以集成在运行 Zephyr 的同一块开发板上。

Zephyr 支持的许多开发板包含第二个微控制器，充当板载调试探针、USB 转串口适配器，有时还支持拖放式闪存编程。这样无需另购外部探针，并可选用多种调试主机工具。

多个硬件厂商提供自有品牌的板载探针。NXP 开发板根据探针固件运行的微控制器，可能使用 OpenSDA、LPC-Link2 或 MCU-Link。ST 开发板配有 ST-LINK probe。每种探针微控制器可支持一种或多种固件，分别与对应主机工具通信。例如，OpenSDA 烧录 DAPLink 固件后可与 pyOCD 或 OpenOCD 通信，烧录 J-Link 固件后则可与 J-Link 主机工具通信。

调试探针与主机工具 兼容性表		主机工具
		J-Link Debug	OpenOCD	pyOCD	NXP S32DS	NXP LinkServer	ST-LINK GDB Server
调试探针	外接 J-Link	✓	✓
	LPC-Link2 CMSIS-DAP					✓
	LPC-Link2 J-Link	✓
	MCU-Link CMSIS-DAP					✓
	MCU-Link J-Link	✓
	NXP S32 调试探针				✓
	OpenSDA DAPLink		✓	✓		✓
	OpenSDA J-Link	✓
	ST-LINK/V2-1	✓	✓	部分 STM32 开发板			✓

Zephyr 支持的某些开发板没有板载探针，必须使用外部探针。带有板载探针的开发板通常也提供 SWD 或 JTAG 接口，允许改用外部探针。这有助于绕过板载探针的限制，例如不支持高级调试器或高速跟踪。可能需要调整跳线，避免板载探针干扰外部探针。

NXP 板载调试探针

NXP 开发板可能配备 MCU-Link 板载调试探针、LPC-LINK2 板载调试探针 或 OpenSDA 板载调试探针 等板载探针。它们均由评估板上的辅助微控制器实现，可根据调试微控制器 SoC 判断类型：

• LPC55S69：MCU-Link 板载调试探针

• LPC4322：LPC-LINK2 板载调试探针

• MK20：OpenSDA 板载调试探针

例如，FRDM-K64F 使用 MK20 调试微控制器，因此采用 OpenSDA 板载调试探针。

MCU-Link 板载调试探针

MCU-Link 板载探针使用 LPC55S69 SoC，支持以下固件：

• MCU-Link CMSIS-DAP 板载调试探针 （默认固件）

• MCU-Link JLink 板载调试探针

此探针通过 MCU-Link 主机工具烧录，工具随 LinkServer 调试主机工具 安装。NXP 建议使用 MCUXpresso Installer 安装 LinkServer 工具。

MCU-Link CMSIS-DAP 板载调试探针

这是 MCU-Link 探针的默认固件。CMSIS-DAP 探针支持通过任何兼容工具链调试，包括 IAR EWARM、Keil MDK、NXP MCUXpresso IDE 及其 VS Code 扩展。除调试功能外，MCU-Link 还可能提供：

1. SWO 跟踪端点：MCUXpresso 通过此虚拟设备获取 SWO 跟踪数据，详情见 MCUXpresso IDE 文档。

2. 连接目标处理器的虚拟 COM（VCOM）端口／UART 桥接。

3. USB 转 UART、SPI 和／或 I2C 接口，取决于 MCU-Link 类型及实现。

4. 目标 MCU 的能耗测量。

此探针兼容以下调试主机工具：

• LinkServer 调试主机工具

安装 MCU-Link 主机工具后，按以下步骤烧录 CMSIS-DAP 固件：

1. 确保主机已有 MCU-Link 工具，可以通过安装 LinkServer 调试主机工具 获取。

2. 连接 DFU 跳线，再连接开发板 USB 调试端口，使 MCU-Link 微控制器进入 DFU 启动模式。该跳线也可能称为 ISP 跳线，连接到 LPC55S69 的 PIO0_5。

3. 运行 MCU-Link 安装目录中 scripts 下的 program_CMSIS 脚本。

4. 移除 DFU 跳线，并将开发板断电后重新上电。

MCU-Link JLink 板载调试探针

此固件提供兼容 JLink 的调试接口及 USB 串口适配器，兼容以下调试主机工具：

• J-Link 调试主机工具

这些探针默认未安装 JLink 固件，需要更新。安装 MCU-Link 主机工具后，按以下步骤烧录 JLink 固件：

1. 确保主机已有 MCU-Link 工具，可以通过安装 LinkServer 调试主机工具 获取。

2. 连接 DFU 跳线，再连接开发板 USB 调试端口，使 MCU-Link 微控制器进入 DFU 启动模式。该跳线也可能称为 ISP 跳线，连接到 LPC55S69 的 PIO0_5。

3. 运行 MCU-Link 安装目录中 scripts 下的 program_JLINK 脚本。

4. 移除 DFU 跳线，并将开发板断电后重新上电。

LPC-LINK2 板载调试探针

LPC-LINK2 板载探针使用 LPC4322 SoC，支持以下固件：

• LPC-LINK2 CMSIS DAP 板载调试探针

• LPC-Link2 J-Link 板载调试探针

• LPC-Link2 DAPLink 板载调试探针 （默认固件）

此探针通过 LPCScrypt 主机工具烧录，工具随 LinkServer 调试主机工具 安装。NXP 建议使用 MCUXpresso Installer 安装 LinkServer 工具。

LPC-LINK2 CMSIS DAP 板载调试探针

CMSIS-DAP 探针支持通过任何兼容工具链调试，包括 IAR EWARM、Keil MDK、NXP MCUXpresso IDE 及其 VS Code 扩展。除调试功能外，LPC-Link2 还提供：

1. SWO 跟踪端点：MCUXpresso 通过此虚拟设备获取 SWO 跟踪数据，详情见 MCUXpresso IDE 文档。

2. 连接目标处理器的虚拟 COM（VCOM）端口／UART 桥接。

3. 用于与 I2C 和 SPI 外设通信的 LPCSIO 桥接。

此探针固件兼容以下调试主机工具：

• LinkServer 调试主机工具

可以按以下步骤更新为 CMSIS-DAP 固件：

1. 确保主机已有 LPCScrypt 工具，可以通过安装 LinkServer 调试主机工具 获取。

2. 连接 DFU 跳线，再连接开发板 USB 调试端口，使 LPC-Link2 微控制器进入 DFU 启动模式。该跳线连接到 LPC4322 的 P2_6。

3. 运行 LPCScrypt 安装目录中 scripts 下的 program_CMSIS 脚本。

4. 移除 DFU 跳线，并将开发板断电后重新上电。

LPC-Link2 J-Link 板载调试探针

备注

在部分开发板上，J-Link 探针固件无法再通过 USB 调试端口给开发板供电，烧录该固件后必须采用其他供电方式。

此固件提供兼容 JLink 的调试接口及 USB 串口适配器，兼容以下调试主机工具：

• J-Link 调试主机工具

可以按以下步骤更新为 J-Link 固件：

备注

访问 Firmware for LPCXpresso，确认固件支持当前开发板。

1. 确保主机已有 LPCScrypt 工具，可以通过安装 LinkServer 调试主机工具 获取。

2. 连接 DFU 跳线，再连接开发板 USB 调试端口，使 LPC-Link2 微控制器进入 DFU 启动模式。该跳线连接到 LPC4322 的 P2_6。

3. 运行 LPCScrypt 安装目录中 scripts 下的 program_JLINK 脚本。

4. 移除 DFU 跳线，并将开发板断电后重新上电。

LPC-Link2 DAPLink 板载调试探针

LPC-Link2 DAPLink 是基于 LPC-Link2 的开发板出厂默认固件，但不推荐使用。请按上述说明更新为 LPC-LINK2 CMSIS DAP 板载调试探针。烧录 DAPLink 固件的详情见 NXP AN13206。

OpenSDA 板载调试探针

OpenSDA 板载探针基于 NXP MK20 SoC，支持拖放编程及以下调试固件：

• OpenSDA DAPLink 板载调试探针 （默认固件）

• OpenSDA J-Link 板载调试探针

OpenSDA DAPLink 板载调试探针

此探针固件兼容以下调试主机工具：

• pyOCD 调试主机工具

• OpenOCD 调试主机工具

• LinkServer 调试主机工具

将 DAPLink OpenSDA 固件烧录到 OpenSDA 微控制器即可实现此探针。NXP 提供 OpenSDA DAPLink Board-Specific Firmwares。

烧录固件前先安装调试主机工具。

与其他 OpenSDA 探针一样，固件烧录步骤如下：

1. 按住复位按钮并给开发板上电，使 OpenSDA 微控制器进入引导加载程序模式。这里的“引导加载程序模式”针对 OpenSDA 微控制器自身，而非运行 Zephyr 应用的目标微控制器。

2. 上电后松开复位按钮，会枚举出名为 BOOTLOADER 或 MAINTENANCE 的 USB 大容量存储设备。如果名称为 BOOTLOADER，请先按照 DAPLink Bootloader Update 将引导加载程序更新到最新版。

3. 将 OpenSDA 固件二进制文件复制到 USB 大容量存储设备。

4. 将开发板断电后重新上电，这次不要按住复位按钮。应枚举出三个 USB 设备：CDC 设备（串口）、HID 设备（调试端口）及大容量存储设备（拖放式闪存编程）。

OpenSDA J-Link 板载调试探针

此探针兼容以下调试主机工具：

• J-Link 调试主机工具

将 J-Link OpenSDA 固件烧录到 OpenSDA 微控制器即可实现此探针。Segger 提供 OpenSDA J-Link Generic Firmwares 和 OpenSDA J-Link Board-Specific Firmwares，有专用版本时通常推荐后者。i.MX RT 开发板必须使用专用固件才能支持外部闪存；通用固件则兼容所有 Kinetis 开发板。

烧录固件前先安装调试主机工具。

与其他 OpenSDA 探针一样，固件烧录步骤如下：

1. 按住复位按钮并将 USB 接入开发板调试端口，使 OpenSDA 微控制器进入引导加载程序模式。此模式针对 OpenSDA 微控制器自身，而非运行 Zephyr 应用的目标微控制器。

2. 上电后松开复位按钮，会枚举出名为 BOOTLOADER 或 MAINTENANCE 的 USB 大容量存储设备。如果名称为 BOOTLOADER，请先按照 DAPLink Bootloader Update 将引导加载程序更新到最新版。

3. 将 OpenSDA 固件二进制文件复制到 USB 大容量存储设备。

4. 将开发板断电后重新上电，这次不要按住复位按钮。应枚举出两个 USB 设备：CDC 设备（串口）和厂商专用设备（调试端口）。

J-Link 外接调试探针

Segger J-Link 是外接探针产品系列，包括 J-Link EDU、PLUS、ULTRA+ 和 PRO，支持众多不同架构及厂商的设备。

此探针兼容以下调试主机工具：

• J-Link 调试主机工具

• OpenOCD 调试主机工具

烧录固件前先安装调试主机工具。

ST-LINK/V2-1 板载调试探针

ST-LINK/V2-1 是所有 Nucleo 和 Discovery 开发板内置的串口与调试适配器，在计算机或其他 USB 主机与目标处理器之间提供桥接，仅需一根 USB 线即可调试、烧录和串行通信。

它兼容以下主机调试工具：

• OpenOCD 调试主机工具

• J-Link 调试主机工具

• STM32CubeCLT 烧录与调试主机工具

对于部分 STM32 开发板，还兼容：

• pyOCD 调试主机工具

OpenOCD 可直接使用，而使用 J-Link 需要先更新固件。SEGGER 提供固件，可将 Nucleo 和 Discovery 上的 ST-LINK/V2-1 升级为兼容 J-LinkOB 的探针，从而使用大多数 J-Link 功能，例如高速闪存下载、调试以及免费 GDBServer。

将 ST-LINK/V2-1 升级为 JLink 或恢复原固件的更多信息，见 Segger over ST-Link。

通过 ST-Link 烧录和调试

使用 OpenOCDUsing Segger J-Link

ST-Link 默认可使用 OpenOCD，并将其配置为默认烧录和调试工具。操作如下：

# From the root of the zephyr repository
west build -b None samples/hello_world
west flash

# From the root of the zephyr repository
west build -b None samples/hello_world
west debug

更新或恢复 ST-Link 固件

可以通过 STM32CubeProgrammer Tool 更新 ST-Link 固件。遇到烧录问题时通常有帮助，例如使用 twister 的设备测试选项时。

安装后，可用以下命令更新已连接开发板的 ST-Link 固件：

s java -jar ~/STMicroelectronics/STM32Cube/STM32CubeProgrammer/Drivers/FirmwareUpgrade/STLinkUpgrade.jar -sn <board_uid>

board_uid 可通过 twister 的 generate-hardware-map 选项获取。twister 及选项详情见 测试运行器（Twister）。

OpenOCD 弃用 HLA ST-Link 接口

OpenOCD 于 2024 年 1 月弃用 ST-Link 固件使用的旧 HLA 接口，改用通用 DAP 接口，见 OpenOCD deprecates ST-Link HLA Interface。ST-Link 固件从 2015 年的 v2j24 起支持 DAP 接口。

弃用后，使用较新 OpenOCD（v0.12.0 标签之后版本）时，如果 ST-Link 固件早于 v2j24，可能遇到通信问题。建议更新固件，参见 ST-LINK firmware update。如果无法更新，仍可修改 OpenOCD 配置使用旧 HLA 接口，将以下两行（如存在）：

source [find interface/stlink-dap.cfg]
transport select dapdirect_swd

替换为以下两行：

source [find interface/stlink-hla.cfg]
transport select hla_swd

NXP S32 调试探针

NXP S32 Debug Probe 通过标准调试端口调试 NXP S32 目标系统，可通过 USB 连接开发工作站，也可通过以太网远程连接。

NXP S32 调试探针设计为配合 NXP S32 Design Studio（S32DS）及 NXP 汽车微控制器和处理器使用。烧录固件前，按照 NXP S32 调试探针主机工具 安装主机工具。

Black Magic Probe

Black Magic Probe 是配合 Black Magic Debug 固件使用的开源调试硬件。固件集成 GDB 服务器，可以直接从 gdb 连接目标设备。

部分基于 STM32F103 的开发板可运行 Black Magic Debug 固件，见 Black Magic Debug supported hardware。