大家好，我是痞子衡，是正經搞技術的痞子，今天痞子衡給大家介紹的是i.MXRT600中的Debug Mailbox實作對JLink除錯的影響，
事情緣起痞子衡的同事 - 喜歡打破砂鍋問到底的Kerry小姐姐，她最近在研究i.MXRT600這款芯片，她發現在芯片ROM串行下載(ISP)模式下，連上芯片USB埠可以在設備管理器中正常看到列舉的HID設備（0x1fc9,0x0020），這個HID設備可配合上位機工具blhost.exe進行應用程式下載，但是當使用JLink正常連上芯片（選擇的是MIMXRT685，不是CM33）后，之前的那個HID設備不見了，看起來芯片像是退出了ROM正常運行，這個體驗跟i.MXRT1050上不太一樣，這是為什么？這其實是Debug Mailbox在搗鬼，且聽痞子衡細聊：
一、引出除錯問題
按照我們之前在i.MXRT1050上的除錯經驗，將芯片設為串行下載模式后，使用JLink連接上芯片，并halt住內核，此時芯片PC是正常停在ROM區域的（0x200000之后），讓我們同樣的程序在i.MXRT600上也操作一次：
我們發現PC指向了0x1c04a，并且不管你如何reset再重新halt，它一直停在這個地方，更奇怪的是這個地方不在ROM區域（0x03000000或0x13000000之后）里，這是怎么回事？
二、什么是Debug Mailbox？
與i.MXRT1050不同的是，i.MXRT600中引入了Debug Mailbox機制，這個機制由ROM負責實作，因此連接上JLink后的行為是由Debug Mailbox機制決定的，
翻開i.MXRT600的User Manual，在Debug subsystem這一章節可以找到Debug Mailbox相關資訊，Debug Mailbox其實最早是NXP LPC系列新推的一項功能，后來也用在了i.MXRT600上面，
下圖是i.MXRT600的SWD除錯系統內部連接圖，其中藍框標出的DM AP便是Debug Mailbox，
我們知道i.MXRT600是基于Cortex-M33內核的MCU，這款ARM內核主打特點是安全，因此NXP在設計芯片時也加入了很多安全方面的特性，Debug Mailbox便是其一，Debug Mailbox基于NXP debug authentication protocol version 1.0，主要作用是實作外部除錯器與芯片內ROM的通信，從而賦予除錯器擦寫Flash、進入ROM ISP、除錯認證等功能，
三、ROM中Debug Mailbox實作
那么ROM中的Debug Mailbox機制到底是什么？簡單理解就是如下一段代碼插入了ROM的初始化流程，這個機制其實很簡單，就是確保debug特性是正常開啟的，然后根據芯片復位型別來初始化debug port并決定要不要進入Mailbox命令處理，
// 確認IFR里debug特性正常開啟
if (kStatus_DBG_Success != debug_auth_evaluate_dcfg_socu())
{
__set_FAULTMASK(1);
__WFI();
}
volatile uint32_t reset_status = RSTCTRL0->SYSRSTSTAT;
// 根據復位型別設定初始debug port狀態
if (kStatus_DBG_Success != debug_auth_hal_set_initial_debug_port_state(reset_status))
{
__set_FAULTMASK(1);
__WFI();
}
if (reset_status & 0x20)
{
// 處理mailbox收到的來自debugger的命令
debug_mailbox_GetRequest();
}
RSTCTRL0->SYSRSTSTAT[5]位即ARM_APD_RESET，表明ARM內核是否發生了軟復位（warm reset），正常芯片上電，這個位不會被置1，但是如果有除錯器接入給內核發軟復位，這個位就會被置位，一旦這個位被置起來，ROM初始化程序中便會進入Mailbox命令處理函式debug_mailbox_GetRequest()，不再往后執行正常的ROM串行下載/啟動流程，
debug_mailbox_GetRequest()函式是Debug Mailbox機制的核心，它借助的是如下三個Mailbox暫存器來實作除錯器與ROM的互動，
- CSW：命令狀態暫存器，除錯器操作這個暫存器指示ROM進入mailbox命令決議狀態
- REQUEST：請求暫存器，除錯器將mailbox命令寫入這個暫存器指示ROM去執行
- RETURN：結果暫存器，除錯器通過讀這個暫存器獲取ROM執行mailbox命令結果
對于使用者來說，一般借助除錯器先向CSW暫存器寫入0x21申請re-sync同時reset device ，然后再按需寫入如下具體的命令進REQUEST暫存器，便可實作Debug Mailbox相應功能，
#define ENTER_DEBUGGER_MAILBOX (0x0001) // Start Mailbox debug
#define GET_CRP_LEVEL (0x0002) // Deprecated and retuen 3
#define DM_ERASE_FLASH (0x0003) // Mass erase flash
#define EXIT_DEBUGGER_MAILBOX (0x0004) // Exit Mailbox debug
#define ENTER_ISP_MODE (0x0005) // Enter specified ISP mode
#define SET_FA_MODE (0x0006) // Set to "Fault Analysis" mode
#define START_DEBUG_SESSION (0x0007) // Start Debug session
#define DEBUG_AUTH_START (0x0010) // Start Debug Authentication Protocol
#define DEBUG_AUTH_RESP (0x0011) // Debug Authentication response
四、激活Debug Mailbox的JLink Script
了解了Debug Mailbox機制原理，我們再來看JLink連接i.MXRT600時必須要加載執行的如下Script內容（開頭痞子衡說了必須選擇MIMXRT685，而不是CM33，因為在JLink DLL / JLinkDevices.xml里MIMXRT685才默認指定了配套Script腳本），關于JLink Script知識，可以先看痞子衡之前文章 《JLink Script檔案基礎及其在IAR下呼叫方法》，
這個腳本內容其實在i.MXRT600的User Manual中已經給出了相應偽代碼，通過呼叫JLINK_CORESIGHT_WriteAP()來寫Mailbox暫存器（index 0對應CSW，index 1對應REQUEST），基本是按照前面介紹的Debug Mailbox使用流程來的，最后通過寫入START_DEBUG_SESSION命令進REQUEST暫存器開啟芯片除錯模式，
void InitTarget(void) {
int v;
JLINK_CORESIGHT_Configure("IRPre=0;DRPre=0;IRPost=0;DRPost=0;IRLenDevice=4");
// Pre-select that we have a Cortex-M33 connected
CPU = CORTEX_M33;
// J-Link is allowed to use a TAP reset for JTAG-chain auto-detection
JTAG_AllowTAPReset = 0;
JTAG_SetDeviceId(0, 0x6BA02477);
// Read AP ID register to identify DM AP at index 2
JLINK_CORESIGHT_WriteDP(2, 0x020000f0);
v = JLINK_CORESIGHT_ReadAP(3);
JLINK_SYS_Report1("DAP-IDCODE:", v);
// Select DM AP index 2
JLINK_CORESIGHT_WriteDP(2, 0x02000000);
JLINK_CORESIGHT_ReadDP(0);
// Active DebugMailbox
JLINK_CORESIGHT_WriteAP(0, 0x21);
JLINK_CORESIGHT_ReadAP(0);
// Enter Debug Session
JLINK_CORESIGHT_WriteAP(1, 0x07);
JLINK_CORESIGHT_ReadAP(0);
}
五、芯片除錯模式（REQUEST = 0x07）下的狀態
前面講了JLink Script會使芯片進入除錯模式，那除錯模式下芯片到底是什么狀態？ROM其實是通過如下函式加載執行了0x1c040 - 0x1c04B處的一小段代碼，并最終停在了0x1c04a處的while(1);，至此真相大白，
void go_debug_mode(void)
{
#define VECTOR_DUMMY_ROUTINE 0x0001c000u
#define APP_ENTRY (VECTOR_DUMMY_ROUTINE + 0x40 + 1)
uint32_t dummy_loop_routines[] = {
VECTOR_DUMMY_ROUTINE + 0x1000, // SP
APP_ENTRY, // Reset Handler
APP_ENTRY, // NMI Handler
APP_ENTRY, // HardFault_Handler
APP_ENTRY, // MemManage_Handler
APP_ENTRY, // BusFault_Handler
APP_ENTRY, // UsageFault_Handler
APP_ENTRY, // SecureFault_Handler
0, // Reserved
0, // Reserved
0, // Reserved
APP_ENTRY, // SVC_Handler
APP_ENTRY, // DebugMon_Handler
0, // Reserved
APP_ENTRY, // PendSV_Handler
APP_ENTRY, // SysTick_Handler
// Below are the binary codes for :
// register uint32_t dummy = SCB->CPUID;
// while(1);
0x5000f64eu,
0x0000f2ceu,
0xe7fe6801u,
};
{
uint32_t *dest = (uint32_t *)VECTOR_DUMMY_ROUTINE;
uint32_t *src = https://www.cnblogs.com/henjay724/p/(uint32_t *)&dummy_loop_routines[0];
for (uint32_t i = 0u; i < ARRAY_SIZE(dummy_loop_routines); i++)
{
*dest++ = *src++;
}
jump_to_boot_image(VECTOR_DUMMY_ROUTINE);
}
}
六、Debug Mailbox對JLink除錯的影響
基于上面分析，最后痞子衡再總結一下Debug Mailbox對JLink除錯的影響：
- 當芯片在ROM中執行（比如ISP模式，比如Flash中沒有應用程式）時，JLink要想正常連接，必須加載使能芯片除錯模式的Script才行，否則會連不上芯片，
- 通過加載執行JLink Script成功連接上芯片后，PC總是停在0x1c04a，這是Debug Mailbox機制決定的，
- 只有當芯片正常啟動Flash里的應用程式后（即離開了ROM），用JLink連接芯片（選擇CM33，不加載Script），halt住內核，PC指向的才是真實的應用程式位置，
至此，i.MXRT600中的Debug Mailbox實作對JLink除錯的影響痞子衡便介紹完畢了，掌聲在哪里~~~
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