# AK-LinkW_CMSIS-DAP

**Repository Path**: jhembed/AK-LinkW_CMSIS-DAP

## Basic Information

- **Project Name**: AK-LinkW_CMSIS-DAP
- **Description**: 使用ESP32S3实现的DAP-Link无线调试器，无线速度比肩有线STLink-V2！
- **Primary Language**: C
- **License**: GPL-3.0
- **Default Branch**: main
- **Homepage**: None
- **GVP Project**: No

## Statistics

- **Stars**: 17
- **Forks**: 11
- **Created**: 2025-03-08
- **Last Updated**: 2025-06-19

## Categories & Tags

**Categories**: Uncategorized

**Tags**: 无线DAPLINK

## README

# 本项目未经授权，禁止商用！个人玩家随意折腾~

### 成品展示

**不想自制的小伙伴可购买成品，淘宝店铺：行一工作室**

![并行工作](./pictures/右侧视图-白底图.jpg)

### 开发背景

#### 遇到需求

目前市面上调试器使用的较多的有ST-LinkV2、ST-linkV2.1、J-Link OB、DAP-Link等，但这些调试器无一例外都各有各的缺陷，并且都是有线的，在一些场景下使用有线调试器不方便：例如：

1. 有关电机的项目，有线连接怕烧掉电脑USB口

2. 受项目实际环境限制，有线连接不够长、或无法通过有线连接到电脑

针对以上使用需求，作者开始找无线的调试器，找到的结果要么是**速度快的价格贵**，如某点原子，300+的价格太让人劝退了。。。要么是**价格便宜的速度贼慢**，根本达不到正常的使用需求，又或者**无法同时使用DAP和虚拟CDC串口**，无奈，由于找不到又便宜、又好用、速度又快的，只好自己做了。。。

#### 发现缺陷

开源DAP-Link发展到今天，有一些普遍缺陷虽然已经被大家解决了，但是还是有一些小问题没有被解决。

##### 缺陷1：无软件复位

作者日常开发使用做多最频繁的调试器就是DAP-Link，在前几年的时候，市面上卖的DAP-Link都没有软件复位的功能，也就是必须是5线制(多了一个RESET)，发展到今天，大家搞得DAP-Link基本才都有了像ST-Link一样的软件复位，不需要接硬件RESET或手动断电了。

这里我得捧一下我自己^_^，之前在CSDN上发了一篇博文：[十分钟快速自制CMSIS_DAP仿真器~将ST-LINK-V2变身DAP仿真器~_cmsis-dap-CSDN博客](https://blog.csdn.net/qq153471503/article/details/120333511)，虽然这边博文是USB使用的是HID方式，传输速度较慢，但在这篇博文里讲了怎么把软件复位加上去，帮助了不少人^_^

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### 解决问题

针对作者本人遇到这些使用问题，最终使用ESP32来实现，起初使用的S2，实现完毕后到了测速环节发现速度始终上不去，换成了S3后下载速度飞快！无线速度能达到41KB/s，几乎赶上ST-LinkV2的速度了！而有线模式更快，能达到100KB/S的速度！

##### 解决1：下载速度慢

软件方案如下：

- 芯片型号：ESP32S3

- 无线通信：ESPNOW

- USB协议库：cherryusb

- USB通信方式：WINUSB

再结合S3双核的特性，有线模式下能到100Kb/s，无线模式41Kb/s，下载速度直接拉满。

对于大多数单片机来说已经足够用了，因为有好多低端的单片机并不支持高速下载。

由于目前SWD协议还是用IO模拟的，后期如果换成使用硬件SPI模拟SWD协议，速度还能更快！

##### 解决2：其他无线DAP无法同时使用CDC串口

这个问题优化了好久的软件，最终实现了使用开发板5Mbps的波特率，一边无线下载程序，一边无线串口大数据量收发，同时工作不影响。

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### 使用介绍

- 使用环境：
  
  - Keil-MDK>=5.29
  
  - IAR>=8.32

- 开发板型号：ESP32-S3-DevKitM-1

- 引脚布局：
    ![引脚布局](./pictures/pinlayout.jpg)
      

- 实物：
    ![示例](./pictures/示例.png)

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### 引脚使用情况

| 引脚名称      | GPIO编号      | 备注     |
|:---------:|:-----------:|:------:|
| TCK/SWCLK | GPIO_NUM_4  | -      |
| TMS/SWDIO | GPIO_NUM_5  | -      |
| TDI       | GPIO_NUM_6  | -      |
| TDO       | GPIO_NUM_7  | -      |
| nRESET    | GPIO_NUM_15 | -      |
| nTRST     | GPIO_NUM_16 | -      |
| UART_TX   | GPIO_NUM_17 | -      |
| UART_RX   | GPIO_NUM_18 | -      |
| RGB_LED   | GPIO_NUM_48 | -      |
| 主机按键      | GPIO_NUM_1  | 按下为高电平 |
| 从机按键      | GPIO_NUM_2  | 按下为高电平 |

>  **注意：如果使用开发板测试，上电后把主机按键(GPIO_NUM_1)接到GND上，否则由于IO电平不稳定，程序会一直对按键进行消抖处理，导致无线下载速度慢！**

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### 下载速度测试

***注：测量是手动掐秒表计时，下载速度受芯片型号、线损、WIFI干扰等多方面的因素影响，以下测试速度仅供参考。***

**有线模式、无线模式、ST-LinkV2擦除和校验的时间基本差不多的，所以下载速度的评定以编程时间来计算。**

- 测试芯片：STM32F407VGT6

- 测试大小：1000K

- 测试软件：Keil-MDK

- 测试方式：扇区擦除+编程+校验

| 调试器类型     | 编程耗时  | 总耗时   | 理论下载速度   |
| --------- | ----- | ----- | -------- |
| STLink V2 | 23.XX | 37.XX | ≈43Kb/s  |
| S3无线模式    | 27.XX | 40.XX | ≈41Kb/s  |
| S3有线模式    | 10.XX | 24.XX | ≈100Kb/s |

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### 并行工作互不影响

**无线CDC串口和DAP同时工作，互不影响。**

测试方法：发送端使用Keil启动程序烧录，接收端TX和RX短接使用高波特率CDC串口回环收发。

测试效果：

![并行工作](./pictures/并行使用.gif)

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### 工作模式设置

***注意：固件刷入后默认有线模式***

- 绿灯：有线模式

- 蓝灯：主机模式

- 黄灯：从机模式

#### 无线模式设置

主机：GPIO_NUM_1上电前接3.3V，亮红灯后断开

从机：GPIO_NUM_2上电前接3.3V，亮红灯后断开

执行以上操作后，主从机自动通过广播的形式进行配对，**当主机亮蓝灯**、**从机亮黄灯时**，则配对成功，配对信息掉电后不丢失。

#### 有线模式设置

GPIO_NUM_1和GPIO_NUM_2上电前接3.3V，亮红灯后断开，等待亮绿灯后表示设置成功，掉电不丢失。

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### 信道更换

> 利用七彩色：红、橙、黄、绿、青、蓝、紫，代表8-14区间的7个信道。

无线速率受WIFI信号干扰的影响，默认14信道(紫色)，如果下载速度慢，请尝试更换其他信道。

更换信道步骤：

- **上电后**，长按主机键3秒，等待灯灭；

- 松开按键，RGB灯闪烁三下，代表进入信道设置；

- 单击从机按键更换信道，七种颜色循环显示；

- 重新上电后生效。

**信道设置后，掉电不丢失。**

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### 固件编译

0、清理工程：

```bash
idf.py clean
```

1、设置目标芯片：

```bash
idf.py set-target esp32s3
```

2、打开图形化配置：

```bash
idf.py menuconfig
```

3、将时钟运行到240Mhz

```bash
Component config  --->
    ESP System Settings  --->
        CPU frequency (240 MHz)  --->
```

4、使能高分辨率定时器的回调函数在中断中执行

```bash
Component config  --->
    ESP Timer (High Resolution Timer)  --->
        [*] Support ISR dispatch method
```

5、关闭开门狗（影响DAP和CDC收发的效率）

```bash
Bootloader config  --->
    [ ] Use RTC watchdog in start code
Component config  --->
    ESP System Settings  --->
        [ ] Interrupt watchdog
        [ ] Enable Task Watchdog Timer
```

6、开启CherryUSB

```bash
Component config  --->
    [*] CherryUSB Configuration  --->
        [*] Enable usb device mode  --->
            Select usb device speed (FS)  --->
            Select usb device ip, and some ip need config in usb_config.h, please check (dwc2_esp)  --->
            [*] Enable usb cdc acm device
            [*] Enable usb hid device
```

7、调整espnow默认信道为14

```bash
Example Configuration  --->
    (14) Channel
```

8、修改cherryusb的配置文件

开启cherryusb描述符的高级用法，在`managed_components\cherry-embedded__cherryusb\osal\idf\usb_config.h`文件的最后一行加入：

```c
#define CONFIG_USBDEV_ADVANCE_DESC
```

10、编译：

```bash
idf.py build
```

漫长的编译等待。。