OpenOCD基础篇（二）——调试和烧录

前言：
  本篇文章介绍使用OpenOCD烧录和调试。

1 连接芯片

  OpenOCD需要配置cfg文件才能连接芯片，cfg需要根据使用环境进行配置，以stm32f103ZET6通过J-Link，按照SWD接线方式连接芯片，以下给出 jlink_swd_stm32f103_connect.cfg 配置。

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# jlink-swd-f103.cfg
# J-Link调试器配置
source [find interface/jlink.cfg]

# 选择SWD传输模式
transport select swd

# 适配器速度设置（可根据需要调整）
adapter speed 4000

# STM32F103ZET6目标芯片配置
source [find target/stm32f1x.cfg]

# 复位配置
reset_config srst_only
# 或者使用
# reset_config none

  执行以下指令让OpenOCD根据cfg的配置连接芯片。连接只需要通过USB连接J-Link，J-Link通过SWD接线方式连接芯片，linux环境只需要安装OpenOCD，不需要安装额外的驱动程序。

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openocd -f jlink_swd_stm32f103_connect.cfg

  连接成功后显示如下。

connect.png

2 烧录

  OpenOCD连接芯片成功后，保持该终端不要关闭，重新打开终端后执行以下指令烧录固件，可以烧录bin、hex、elf三种文件。以下默认固件文件和脚本在同一目录下。

  • 烧录elf文件
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telnet localhost 4444
# 烧录前初始化
init
# 确保芯片暂停
halt 1000
# 烧录命令
program ordmcu.elf verify
reset # 复位芯片
shutdown # 断开连接
  • 烧录hex文件
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telnet localhost 4444
# 烧录前初始化
init
# 确保芯片暂停
halt 1000
# 烧录命令
program ordmcu.hex verify
reset # 复位芯片
shutdown # 断开连接
  • 烧录bin文件
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telnet localhost 4444
# 烧录前初始化
init
# 确保芯片暂停
halt 1000
# 烧录命令
# BIN文件必须指定烧录地址 (STM32 Flash起始地址为 0x08000000)
program ordmcu.bin 0x08000000 verify
reset # 复位芯片
shutdown # 断开连接

  bin文件不含地址信息，因此必须指定地址，STM32的Flash起始地址为0x08000000。
  打开两个终端手动操作比较麻烦，也可以一条指令实现烧录，指令中添加了halt超时和复位延迟动作，否则升级容易失败。

  • 烧录elf文件
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openocd -f jlink_swd_stm32f103_connect.cfg -c "reset_config srst_only; init; halt 3000; program ordmcu.elf verify reset exit"
  • 烧录hex文件
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openocd -f jlink_swd_stm32f103_connect.cfg -c "reset_config srst_only; init; halt 3000; program ordmcu.hex verify reset exit"
  • 烧录bin文件
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openocd -f jlink_swd_stm32f103_connect.cfg -c "reset_config srst_only; init; halt 3000; program ordmcu.bin 0x08000000 verify reset exit"

  记忆指令太复杂，可以编写openocd脚本，建议调用脚本完成烧录操作。
  以下为openocd的脚本文件，实现了stm32f103xe单片机的擦除、烧录、复位动作，内容如下。

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# ============================================
# STM32F103 简单可靠烧录脚本
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source [find interface/jlink.cfg]
transport select swd
adapter speed 1000
source [find target/stm32f1x.cfg]

proc dump_flash {firmware_file} {
    echo "========================================"
    echo "STM32F103 可靠烧录 (已验证流程)"
    echo "文件: $firmware_file"
    echo "========================================"

    # 1. 初始化（与命令完全一致）
    init

    # 2. 复位并停止
    reset halt

    # 3. 擦除整个Flash
    flash erase_sector 0 0 last

    # 4. 烧录文件（自动识别格式）
    set file_ext [file extension $firmware_file]

    if {$file_ext == ".bin"} {
        # BIN文件需要指定地址
        program $firmware_file 0x08000000 verify
    } elseif {$file_ext == ".hex" || $file_ext == ".elf"} {
        # HEX/ELF文件自带地址信息
        program $firmware_file verify
    } else {
        echo "错误: 不支持的文件格式 '$file_ext'"
        shutdown
        return -1
    }

    echo "烧录验证成功"

    # 5. 执行复位（关键步骤）
    reset run

    # 6. 等待复位完成（关键参数：1500ms）
    echo "等待复位完成 (1500ms)..."
    after 1500

    echo "烧录完成，芯片已复位"
    echo "========================================"

    shutdown
    return 0
}

  以bin文件烧录为例，执行以下指令进行烧录。

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openocd -f jlink_swd_stm32f103_program.cfg -c "dump_flash \"ordmcu.bin\""

3 调试

  执行以下指令连接芯片。

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openocd -f jlink_swd_stm32f103_connect.cfg

  连接的终端不要关闭，另外再打开一个终端，执行以下指令使用GDB进入Debug。

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arm-none-eabi-gdb ordmcu.elf # 注意必须用elf文件，其包含调试信息。

  注意，从Ubuntu22.04开始，gdb-arm-none-eabi包已经被gdb-multiarch替代，所以Ubuntu22以上的系统用以下指令调用gdb。

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gdb-multiarch ordmcu.elf # 注意必须用elf文件，其包含调试信息。

  如果遇到jlink烧录后不能有效复位从Flash启动固件的问题，可以使用以下指令强制烧录后重启，以bin文件举例，其他文件类似。

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openocd -f interface/jlink.cfg -c "transport select swd" -c "adapter speed 1000" -f target/stm32f1x.cfg -c "init; reset halt; flash erase_sector 0 0 last; program ordmcu.bin 0x08000000 verify; reset run; sleep 1500; shutdown"

  设置断点并运行，查看变量值。

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target extended-remote localhost:3333
monitor reset halt        # 复位并暂停芯片
load                      # 加载程序到Flash
break main                # 在main函数设置断点
continue                  # 开始运行
next                      # 单步执行
print variable_name       # 查看变量
continue                  # 继续运行

gdb.png

  修改代码重新编译后，不用断开GDB，执行以下代码再次复位并将固件写入Flash后运行即可，运行的即为重新编译的固件。

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monitor reset halt        # 复位并暂停芯片
load                      # 加载程序到Flash
break main                # 在main函数设置断点
continue                  # 开始运行
next                      # 单步执行
print variable_name       # 查看变量
continue                  # 继续运行

  gdb每次手动输入指令太麻烦了，可以将指令写入到 .gdbinit 文件中，gdb启动时会自动执行该文件中的指令。执行以下指令加载.gdbinit文件并启动gdb。

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gdb-multiarch -x .gdbinit ordmcu.elf

  如果已经进入gdb，想要重新执行.gdbinit文件，可以在gdb里执行以下指令。

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source .gdbinit

  前面介绍了两种通过OpenOCD烧录固件的方法，这里介绍了在GDB里烧录固件的方法。

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# 方法1：使用flash write_image
(gdb) monitor flash write_image erase firmware.elf  # 擦除并烧录

# 方法2：分开操作
(gdb) monitor flash erase_sector 0 0 last          # 擦除整个Flash
(gdb) monitor flash write_bank 0 firmware.bin 0    # 烧录二进制文件

# 方法3：烧录特定地址
(gdb) monitor flash write_image firmware.bin 0x08000000