ESP32-S3-DevKitC-1 と ATOMS3 でJTAGデバッグ

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2023.01.10 追記：Lang-ship にJATGデバッグに関するの詳しい解説がありました。詳しくはこちらの記事を御覧ください。
「ESP32-S3/C3で内蔵USB JTAGをWindowsで使う方法 | Lang-ship」

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Arduino IDE を使って、ESP32-S3-DevKitC-1 と ATOMS3 でJTAGを使ったデバッグができたので、忘れないようにメモを残しておきます。

この記事では、Windows 10 に Arduino IDE 2.0.3 をインストールした環境で作業を行っています。

使用するマイコンボード

• ＥＳＰ３２－Ｓ３－ＤｅｖＫｉｔＣ－１: マイコン関連 秋月電子通商-電子部品・ネット通販
• M5Stack ATOMS3 — スイッチサイエンス

デバイスの確認

ESP32-S3-DevKitC-1 または ATOMS3 を USB ケーブルで接続し、デバイスマネージャーを開き、以下のデバイスが存在することを確認します。

• ポート（COM と LPT）
  USBシリアル デバイス（COM8）<--- 注：番号は環境により異なります
• ユニバーサル シリアル バス デバイス
  USB JTAG/serial debug unit

ESP32-S3-DevKitC-1を接続したときのデバイスの状態

注意事項：USBケーブルは ESP32-S3-DevKitC-1 のUSB側に接続します。


ATOMS2を接続したときのデバイスの状態

あとで Arduino IDE でデバイスを指定する時に必要になりますので、ポート（COM と LPT）で表示されたデバイスのCOMの番号をメモしておきます。

Arduino IDE のインストール

WiNCHaN氏のブログ記事「Arduino IDEの導入 (ESP32-S3-DevKitC-1向け)」を参考に Arduino IDE をインストールします。

スケッチの作成

新しいスケッチを作成します。ここでは「sketch_hello_jtag」としました。また、ボードマネージャで「esp32 by Espressif Systems」がインストールされていることを確認します。

Arduino IDE の設定

• ボード：ESP32S3 Dev Module
• ポート：COM8 <--- デバイスマネージャで確認した番号を指定 
• USB CDC ON Boot: Enabled
• CPU Frequency: 240MHz（WiFi）
• Code Debug Level: None
• USB DFU On Boot: Disabled
• Erase All Frash Before Sketch Upload: Disabled
• Events Run On: Core 1
• Flash Mode: QIO80MHz
• Flash Size: 4MB（32Mb）
• JTAG Adapter: Integrated USB JTAG
• Arduino Run On: Core 1
• USB Firmware MSC On Boot: Disabled
• Partition Scheme: Default 4MB with spiffs（1.2MB APP/1.5MB SPIFFS）
• PSRAM: Disabled
• Upload Mode: UART0 / Hardware CDC
• Upload Speed: 921600
• USB Mode: Hardware CDC and JTAG

サンプルプログラム

シリアルモニタとの接続

上記サンプルを入力し、書き込みを行います。 書き込みが成功すると、シリアルモニタにメーッセージが表示されます。

シリアル通信のボーレートを合わせてください。この例では 115200 を指定。

JTAGデバッグ

ここでは、７行目の「count++;」にブレークポイントを設定し、そこでプログラムが停止することを確認します。

画面左のデバッグボタンを押し、「デバッグ」画面を表示します。次に、ブレークをかけたい行番号をクリックしブレークポイントを設定します（赤丸で表示される）。
「デバッグの開始」ボタンを押し、デバッグを開始します。

ブレークポイントの設定があると、そこでプログラムが停止し変数の値を確認できます。

この例では、「count++;」実行前で停止し、変数「count」値が０であることがわかります。次に「ステップオーバー」で次の行まで実行します。変数「count」値が１に変わったことがわかります。

トラブルシューティング

１．JTAGデバッグが起動しない

以下のエラーが発生し GDB Server が起動できない

OpenOCD: GDB Server Quit Unexpectedly. See gdb-server output for more details.

デバイスマネージャーを開き、「ユニバーサル シリアル バス デバイス」の「USB JTAG/serial debug unit」で「ドライバーの更新」を行うとデバッグできるようになることがあります。

２．ESP32-S3-DevKitC-1 でJTAGデバッグができない

USBケーブルをUARTに接続し、デバッグしようとしたところ前項１と同様のエラーでデバッグできない。また、シリアルモニターにもメッセージが出ない。

ESP32-S3-DevKitC-1 にはUSBコネクタが「UART」と「USB」の２箇所あり、UART側に接続するとJTAGデバッグやシリアルモニターは使用できないようです。JTAGデバッグを行う場合は、USBケーブルをUSB側に接続する必要がありそうです。

参考情報

M5Stack ATOMS3を購入 | Lang-ship
M5Stack ATOMS3を購入 その2 | Lang-ship
M5Stack ATOMS3でHello World | WiNCHaNブログ


プログラミングが苦手なので、JTAG でデバッグできるのは嬉しいですね。

では・・・