CC Debugger используется для программирования памяти программ FLASH и отладки firmware основанных на архитектуре 8051 System-on-Chip (SoC) устройствах CCxxxx от Texas Instruments. Для этих целей доступна утилита SmartRF™ Flash Programmer [9] и IAR Embedded Workbench® for 8051 от IAR Systems [15].

Когда SoC-устройство подключено к отладчику, оно может напрямую контролироваться из SmartRF™ Studio [8]. Эта программа также может управлять поддерживаемыми RF-трансиверами (CC2520, CC2500, CC110x, CC11xL, CC112x, CC120x), когда они подключены к отладчику, как описано в секции 6.3.

Дополнительно CC Debugger используется для конфигурирования устройств CC85xx с помощью утилиты PurePath Wireless Configurator [12], и для управления ими через PurePath Wireless Commander [13].

Рис. 1. Комплект программатора/отладчика CC Debugger.

Примечание: расшифровку некоторых аббревиатур см. в разделе "Словарик", в конце статьи.

[4. Рабочие условия CC Debugger]

Минимальное напряжение питания программируемого устройства (далее MCU или SoC): 1.2V

Максимальное напряжение питания MCU: 3.6V

Рабочая температура: 0°C .. 85°C

Регулируемое напряжение питания CC Debugger: 3.3V

Максимальный потребляемый ток MCU (это применимо только в том случае, когда программируемое устройство получает питание от CC Debugger): 200 mA

Поддерживаемые операционные системы: Microsoft® Windows® 2000, Windows XP SP2/SP3 (32-битные версии), Windows Vista® (32 и 64 бита), Windows 7 (32 и 64 бита), Windows 8 (32 и 64 бита), Windows 10 (32 и 64 бита).

[5. Предварительные операции]

5.1. Установка драйвера USB. Чтобы получить необходимый драйвер для CC Debugger, нужно установить один из следующих программных инструментов:

• SmartRF Studio [8]
• SmartRF Flash Programmer [9]
• SmartRF Packet Sniffer [10]
• PurePath Wireless Configurator [12]
• PurePath Wireless Commander [13]

Альтернативно можно загрузить Cebal – CCxxxx Development Tools USB Driver для Windows x86 и x64 [4], который представляет собой отдельный инсталлятор, включающий драйвер для CC Debugger.

После установки драйвера подключите CC Debugger к компьютеру, драйвер USB автоматически установится. Чтобы быстро проверить, корректно ли был установлен драйвер откройте Менеджер Устройств Windows (Device Manager). Отладчик будет виден в дереве устройств как Cebal controlled devices -> CC Debugger.

Рис. 2. USB-устройство CC Debugger в дереве Менеджера Устройств.

5.2. Поддерживаемые программные инструменты. В настоящее время CC Debugger может использоваться вместе со следующими утилитами разработки, программирования и управления:

• IAR Embedded Workbench for 8051: внутрисхемная отладка SoC.
• SmartRF Flash Programmer: программирование памяти FLASH SoC.
• SmartRF Studio: RF-тестирование микросхем радиоустройств (трансиверы и SoC).
• SmartRF Packet Sniffer: прослушивание пакетов (sniffing) выбранных радиоустройств.
• PurePath Wireless Configurator: программирование устройств CC85xx.
• PurePath Wireless Commander: продвинутое управление устройствами CC85xx.

Отладчик CC Debugger работает как интерфейс между RF-устройством и вышеперечисленными инструментами. Убедитесь в правильном подключении устройства к CC Debugger перед использованием этих инструментов. Подключение устройства к CC Debugger описывается в секции 6.

[6. Подключение CC Debugger к устройству]

6.1. Target Connector. Это 10-выводный разъем (2x5 папа с шагом штырьков 2.54 мм) на задней стороне корпуса CC Debugger. Подходящая ответная часть (мама) это коннектор 95278-101A10LF от FCI или BB02-HP от GradConn (либо от других производителей).

Рис. 3. Target Connector и нумерация его выводов.

Для разъемов на целевом программируемом устройстве с шагом 1.27 мм существует специальный переходник с такой же цоколевкой (см. рис. ниже). Соответствующие коннекторы с таким шагом могут быть, например, 20021121-000-10C4LF от FCI или FTS-105-01-F-DV от Samtec.

Рис. 4. Выводы Target Connector на переходнике 10-pin 2x5 1.27 мм.

Цоколевка Target Connector показана на рис. 5. Обратите внимание, что не все эти выводы нужно подключать к устройству для программирования и отладки. Для SoC нужны только VDD, GND, DD, DC и RESET. Другие ножки опциональны, либо используются для специальных функций.

Рис. 5. Цоколевка Target Connector.

Концепция интерфейса с чипом основана на уровне напряжения на ножке Target Voltage Sense. Этот сигнал используется для преобразователей уровня логики CC Debugger, чтобы поддерживать разные уровни напряжения питания целевой платы. Ножка 2 Target Connector должна быть подключена к VDD на целевой плате.

Рис. 6. Напряжение питания целевого устройства для преобразователей уровней в CC Debugger.

Альтернативно можно запитать целевое устройство от ножки 9, соединив её с VDD на целевом устройстве. В этом случае CC Debugger будет предоставлять напряжение питания 3.3V.

6.2.1. Соединение CC Debugger с чипом SoC для отладки. Для успешной отладки TI 8051-based RF SoC подключите к нему 2 сигнала отладки Debug Data (DD) и Debug Clock (DC), и сигнал сброса RESETn. Обратите внимание, что сигнал DD двунаправленный. Дополнительно CC Debugger должен быть соединен с шинами GND и VDD платы. VDD используется для преобразователей уровня в CC Debugger, что позволяет поддерживать разные напряжения питания и логические уровни на целевом устройстве, отличающиеся от уровней в отладчике.

Для CC111x, CC251x, CC243x, CC253x и CC254x, кроме CC2544 и CC2545, подключите сигнал DD к ножке порта P2.1 и DC к P2.2.

Для CC2544 подключите DD к P1.3 и DC к P1.2.

Для CC2545 подключите DD к P1.3 и DC к P1.4.

Обратите внимание, что можно запитать целевую плату от отладчика напряжением 3.3V от ножки 9 Target Connector.

Рис. 7. Минимально необходимые соединения для отладки 8051 SoC.

Некоторые ранние ревизии SoC (CC2430, CC2510 и CC1110) требуют внешних верхних подтягивающих резисторов (pull-up), чтобы избежать нежелательных перепадов уровней на сигнале тактов отладчика во время сброса чипа, вызывающих непреднамеренный вход устройства в режим отладки. Все новые ревизии SoC получили внутренние встроенные pull-up на P2.2, так что этот внешний компонент не требуется.

Ножка RESETn чувствительна к шуму, который может быть вызвать непреднамеренный сброс чипа. Для сигналов сброса, подверженных внешним помехам, рекомендуется добавить внешний RC-фильтр. Рекомендуется применять схему сброса RESET, см. указания по применению используемого чипа SoC (даташит и образцовый дизайн схемы). CC Debugger поддерживает медленные перепады на линии сброса, используя задержку 2 мс между любым перепадом сигнала RESET и другими перепадами на сигналах DC и DD.

6.2.2. Минимальное соединение для SmartRF Studio. Используйте то же самое соединение, как для отладки SoC (см. секцию 6.2.1 выше).

6.2.3. Минимальное соединение для SmartRF Packet Sniffer. Чтобы использовать сниффер пакетов, необходимо подключить SoC через шину SPI. CC Debugger использует интерфейс SPI для чтения захваченных пакетов из SoC (см. рис. 8).

Рис. 8. Подключение к SoC для сниффинга пакетов.

Имейте в виду, что сниффер пакетов перезапишет FLASH чипа SoC специальным packet capture firmware.

Все текущие чипы TI RF SoC могут быть сконфигурированы для работы как SPI slave, под управлением сигналов SPI (CS, SCLK, MISO и MOSI), поступающих на одно из периферийных устройств USART. Приложение packet sniffer программирует чип SoC кодом firmware, которое конфигурирует периферийные устройства USART для коммуникации с CC Debugger. Это firmware может использоваться в четырех возможных конфигурациях (USART 0 или 1, альтернативные цоколевки 1 или 2). Однако в настоящий момент используется только подмножество возможных конфигураций (см. таблицу 1).

Таблица 1. Поддерживаемые соединения SPI (промаркированные OK).

Таблица 2. Ножки USART.

Примечание: alt 1, alt 2 означает альтернативную конфигурацию 1, 2.

В случае нескольких поддерживаемых интерфейсов программа Packet Sniffer позволяет выбрать, какой интерфейс использовать.

6.3. Соединение CC Debugger с трансивером. Интерфейс SPI в адаптере CC Debugger может использоваться как интерфейс с любым из трансиверов CCxxxx, что позволяет управлять им из SmartRF Studio. Поддерживаемые трансиверы, передатчики и приемники:

• CC1100
• CC1101
• CC1120
• CC1121
• CC1125
• CC1175
• CC110L
• CC113L
• CC115L
• CC1200
• CC1201
• CC2500
• CC2520

CC Debugger работает как SPI Master. В системе с несколькими master необходимо обеспечить отсутствие конфликта выходных сигналов отладчика (DC, DD, CSn, SCLK, MOSI и RESETn) с выходными сигналами других SPI master на целевой плате. Другим устройством SPI master обычно может быть микроконтроллер на плате.

Рисунки от 9 до 10 показывают соединения между отладчиком и различными поддерживаемыми трансиверами.

Рис. 9. CC Debugger, подключенный к CC2520.

Рис. 10. CC Debugger, подключенный к CC112x/CC1175/CC120x.

Рис. 11. CC Debugger, подключенный к CC110x/CC11xL/CC2500.

6.4. Подключение CC Debugger к CC85xx. Чтобы сконфигурировать устройства CC85xx (запрограммировать память FLASH на кристалле) с помощью PurePath Wireless Configurator, их интерфейс SPI должен быть подключен к CC Debugger, как показано на рис. 12.

Рис. 12. CC Debugger, подключенный к CC85XX.

[7. Использование CC Debugger]

После того, как отладчик подключен к целевому устройству (SoC, трансивер), отладчик может быть запитан путем подключения к нему кабеля USB. Отладчик немедленно начнет обнаружение подключенного целевого устройства, ожидая наличие одного из известных устройств. Если не было обнаружено такое целевое устройство, то светодиод (LED) CC Debugger станет красным (RED). Если устройство обнаружено, то светодиод станет зеленым (GREEN).

Если светодиод зеленый, то можно начать использовать отладчик вместе с одним из поддерживаемых программных инструментов (см. выше секцию 5.2).

7.1. Сигнализация светодиода (LED).

Таблица 3. Состояния LED.

	LED не горит. Это значит, что отладчик не запитан, или в нем не записано правильное firmware. Проверьте, что отладчик получает питание через кабель USB, или попробуйте восстановить отладчик методом, описанным в секции 8.4.
	LED оранжевый (горят оба светодиода GREEN и RED). Отладчик запитан, но в нем не записано правильное firmware. Попробуйте восстановить отладчик методом, описанным в секции 8.4.
	LED мигает красным. Отладчик в состоянии восстановления загрузки (Boot Recovery Mode). Отладчик иногда входит в это состояние, когда обновляется его firmware (см. секцию 8). Также плата отладчика может войти в это состояние, если firmware повреждено, или если пользователь вручную принудительно запустил boot recovery mode (см. секцию 8.3). Чтобы выйти из этого состояния, сбросьте отладчик его кнопкой Reset, или передерните его питание (для чего отключите и снова подключите кабель USB отладчика). Если LED все еще мигает, перепрограммируйте адаптер отладчика с помощью приложения Flash Programmer.
	LED постоянно горит красным. Не было обнаружено целевое устройство. Это может произойти из-за устаревшего firmware в CC Debugger. Новые устройства могут не поддерживаться текущей версией firmware отладчика. Для процедуры обновления см. секцию 8. Также может быть аппаратная проблема соединения с целевым устройством. Проверьте соединение с устройством, проверьте правильность питания на целевовй плате, и что шина VDD целевой платы соединена с ножкой 2 на Target Connector (см. рис. 5). Нажмите и отпустите кнопку сброса, чтобы повторить попытку обнаружения целевого устройства.
	LED постоянно горит зеленым. Целевое устройство было успешно обнаружено. Можно начать с ним работать с помощью одной из поддерживаемых утилит (см. секцию 5.2).

[8. Обновление Firmware]

Для обеспечения бесперебойной работы CC Debugger с вашим устройством важно, чтобы firmware в CC Debugger было самое свежее. В этой секции описывается, как автоматически обновить firmware из SmartRF Studio, или вручную из SmartRF Flash Programmer. Также описана процедура восстановления отладчика, который выглядит поврежденным.

8.1. Автоматическое обновление в SmartRF Studio. Выполните следующие шаги:

1. Запустите Start SmartRF.

2. Отключите отладчик от любой целевой платы, и соедините его с компьютером кабелем USB. Сообщение о подключенном отладчике появится в списке "List of connected devices:", который находится в нижней части окна SmartRF Studio, см. рис. 13.

Рис. 13. Окно программы SmartRF Studio.

3. Выполните двойной клик на сообщение о подключенном отладчике, появится новое окно, см. рис. 14:

Рис. 14. Auto Firmware Update.

4. Кликните на кнопке Yes, и SmartRF Studio сделает все остальное:

Рис. 15. Firmware успешно обновлено.

5. Кликните на кнопку Done. Устройство должно появиться в списке подключенных устройств, уже с новой ревизией firmware.

8.2. Обновление вручную из SmartRF Flash Programmer. Процесс обновление firmware вручную показан на рис. 16. Вы можете использовать этот метод, если хотите получить полное управление над заливаемым образом firmware для микроконтроллера отладчика (например, нужно запрограммировать свое firmware, или более старую ревизию).

Рис. 16. SmartRF Flash Programmer - обновление вручную с помощью загрузчика.

Процесс по шагам, см. рис. 16:

1. Запустите SmartRF Flash Programmer, и выберите закладку "EB application (USB)". Это позволит записать совместимое firmware в микроконтроллер отладчика CC Debugger (или в микроконтроллер оценочной платы) через интерфейс USB (никакой внешний программатор не потребуется).

2. Отключите отладчик от любой целевой платы, и соедините его кабелем USB с компьютером. Отладчик появится в списке подключенных устройств. Тип чипа будет показан как N/A.

3. Выберите файл образа FLASH, который нужно запрограммировать в отладчик. Обычно нужно выбрать файл наподобие следующего (здесь указан путь до каталога установки по умолчанию для SmartRF Flash Programmer):

C:\Program Files (x86)\Texas Instruments\SmartRF Tools\Firmware\CC Debugger\cebal_fw_srf05dbg.hex

4. Среди радиокнопок Actions выберите "Erase, program and verify".

5. Кликните на большую кнопку "Perform actions" внизу. Запустится процедура программирования, которая займет несколько секунд.

8.3. Принудительный вход в режим восстановления (Boot Recovery Mode). Если по каким-то причинам обновление firmware прошло неудачно, и CC Debugger не отвечает, есть способ принудительно запустить отладчик, чтобы он оставался в этом режиме, не пытаясь запустить firmware. В этом режиме будет только лишь позволено выполнить обновление firmware через USB.

Отключите отладчик от любого источника питания и раскройте его пластмассовый корпус.

Рис. 17. Вид на внутренности CC Debugger.

Замкните выводы перемычкой, показанные на рис. 18. Ножка порта P1.6 MCU CC2511 должна быть соединена с GND во время сброса при подаче питания (power-on reset), чтобы MCU вошел в режим восстановления (Boot Recovery Mode).

Рис. 18. Перемычка для активации Boot Recovery Mode.

После подключения отладчика кабелем USB к компьютеру LED начнет мигать красным. Это означает, что загрузчик (bootloader) запустился, и отладчик находится в Boot Recovery Mode. После этого выполните все шаги, описанные в секции 8.2. 

Обратите внимание, что Boot Recovery Mode может использоваться, чтобы проверить работоспособность загрузчика в отладчике.

8.4. Восстановление CC Debugger с помощью внешнего программатора. Если CC Debugger полностью мертв, т. е. у него даже не запускается загрузчик (не срабатывает процедура входа в Boot Recovery Mode, описанная в секции 8.3), то можно восстановить его через разъем программирования. Это потребует наличия работоспособного программатора.

Рис. 19. Программирование загрузчика с помощью CC Debugger.

Рис. 20. Программирование загрузчика с помощью платы разработчика SmartRF05EB.

Далее надо использовать утилиту SmartRF Flash Programmer, чтобы запрограммировать загрузчик. Выполните следующие шаги, показанные на рис. 21:

1. Запустите SmartRF Flash Programmer, и выберите Program Evaluation Board из выпадающего списка "What do you want to program?", затем выберите закладку "EB Bootloader".

2. В выпадающем списке "Device:" выберите SmartRF05EB, независимо от того, что на самом деле в качестве целевого программируемого устройства подключен отладчик. Т. е. процедура восстановления загрузчика одинаковая как для отладчика, так и для SmartRF05EB.

3. Выберите записываемый образ загрузчика, он обычно это файл, находится в каталоге установки по умолчанию "C:\Program Files (x86)\Texas Instruments\SmartRF Tools\Firmware\CC Debugger".

4. В поле ввода "ID number:" идентификатора платы введите уникальное значение для отладчика, любые 4 цифры. Это число будет использоваться драйвером, чтобы уникально идентифицировать отладчик, когда к компьютеру подключено несколько отладчиков одновременно.

5. Среди радиокнопок Actions выберите "Erase, program and verify".

6. Кликните на кнопку "Perform Actions". Обновление firmware произойдет за несколько секунд.

Рис. 21. SmartRF Flash Programmer - обновление загрузчика.

После того, как загрузчик запрограммирован, может понадобиться повторно установить драйвер USB для загрузчика на компьютере. Для этого выполните те же самые шаги, которые были сделаны при первом подключении отладчика к компьютеру (см. секцию 5.1).

Теперь LED должен мигать красным цветом, показывая активность загрузчика, в микроконтроллер отладчика никакое приложение не загружено. Если LED погашен, то возможна какая-то аппаратная проблема. Работающий загрузчик позволит записать firmware отладчика через USB, как было описано в секции 8.1 или секции 8.2.

[9. Устранение проблем, FAQ]

Q01. Отладчик не видит целевой SoC.

A01. Выполните следующие проверки.

- Обновите firmware. Некоторые отладчики CC Debugger со старым firmware не обнаруживают более новые чипы, наподобие CC2543/44/45. Процесс обновления firmware отладчика описан в секции 8.
- Проверьте правильность ориентации кабеля, через который целевой чип подключен к отладчику, и проверьте прохождение необходимых сигналов (см. секцию 6).
- Проверьте, что до отладчика доходит сигнал питания от целевого устройства (должен быть правильно подключен сигнал Target Voltage Sense). Это необходимо для работы преобразователей уровня в отладчике.
- Проверьте цепь земли, которой целевой SoC должен быть подключен к отладчику.

Проблема соединений целевого SoC с отладчиком может быть вызвана отказом плоского кабеля, если в рабочем процессе он изгибался или растягивался.

Q02. Поддерживает ли CC Debugger в среде IAR EW8051 качестве адаптера отладки?

A02. Да, однако убедитесь, что используете актуальную версию IAR вместе с обновленным драйвером от Texas Instruments. Нужно использовать IAR 7.51A или более свежей версии.

Q03. Можно ли использовать отладчик как интерфейс к RF-устройству для сниффинга пакетов?

A03. Это возможно для поддерживаемых устройств, см. секцию 6.

Q04. Как разобрать пластиковый корпус отладчика без его повреждения?

A04. Держите нижнюю часть корпуса в одной руке. Другой рукой сожмите другую половину корпуса по длинным сторонам. Это освободит боковые защелки, и позволит разъединить корпус. Чтоб собрать корпус обратно, просто сожмите обе половинки корпуса.

Q05. Какой используется тип разъема USB на кабеле для отладчика?

A05. Mini USB type A.

Q06. Есть два отладчика CC Debugger с одинаковыми идентификаторами EB ID. Как мне их использовать одновременно?

A06. Одинаковые EB ID приведут к конфликту драйвера, он не сможет обратиться к каждому из отладчиков, когда они подключены одновременно. Для устранения этой проблемы нужно записать в один из отладчиков новый EB ID. Сделайте следующее:

1. Подключите один из отладчиков CC Debugger к компьютеру. С помощью него Вы будете программировать другой отладчик.
2. Подсоедините второй CC Debugger к отдельному источнику питания через кабель USB - либо к другому компьютеру, либо к зарядному устройству, либо к power-банку.
3. Выполните шаги, описанные в секции 8.4. При этом укажите другое значение EB ID.

[10. Принципиальная схема CC Debugger]

Схему, разводку печатной платы и её файлы Gerber можно скачать по ссылке [3].

[Словарик]

CSn Chip Select, сигнал выборки (активный уровень лог. 0).

DC Debug Clock, такты отладки.

DD Debug Data, данные отладки.

DUT Device Under Test, устройство в состоянии тестирования.

GND Ground, земля.

LED Light Emitting Diode, светодиод.

MCU MicroController Unit, микроконтроллер.

MISO Master In Slave Out, вход мастера, выход подчиненного устройства - сигнал данных интерфейса SPI.

MOSI Master Out Slave In, выход мастера, вход подчиненного устройства - сигнал данных интерфейса SPI.

N/A Not Available, недоступно.

RF Radio Frequency, радиочастота.

SCLK Serial Clock, последовательные такты.

SoC System-on-Chip, система на кристалле.

SPI Serial Peripheral Interface, последовательный периферийный интерфейс.

USB Universal Serial Bus.

VDD положительное напряжение питания целевой платы, где установлен программируемый SoC.

[Ссылки]

1. CC Debugger User Guide site:ti.com.
2. CC Debugger Quick Start Guide (SWRU196) site:ti.com.
3. CC-Debugger Layout and Schematics.
4. Cebal – CCxxxx Development Tools USB Driver for Windows x86 and x64 site:ti.com.
5. Cebal – CCxxxx Development Tools USB Driver Installation Guide (SWRA366) site:ti.com.
6. Texas Instruments Support site:ti.com.
7. Texas Instruments Low Power RF Online Community site:ti.com.
8. SmartRF Studio site:ti.com.
9. SmartRF Flash Programmer site:ti.com.
10. SmartRF Packet Sniffer site:ti.com.
11. SmartRF Flash Programmer User Manual (SWRU069) site:ti.com.
12. PurePath Wireless Configurator site:ti.com.
13. PurePath Wireless Commander site:ti.com.
14. SoC Battery Board site:ti.com.
15. IAR Embedded Workbench for 8051 site:iar.com.