OpenOCD 下载与调试

本 skill 提供 OpenOCD 的探针探测、固件烧录、Flash 擦除、GDB Server 启动、目标复位、 Telnet 在线调试、GDB 源码级调试和 Semihosting 输出捕获能力。

配置

环境级配置（skill/config.json）

skill 目录下的 config.json 包含环境级配置（工具路径、端口号等），首次使用前确认 exe 路径正确：

{
  "exe": "openocd",
  "scripts_dir": "",
  "gdb_port": 3333,
  "telnet_port": 4444,
  "gdb_exe": "",
  "operation_mode": 1
}

• exe：openocd.exe 路径或命令名（必填）
• scripts_dir：OpenOCD 配置脚本目录，为空时使用 OpenOCD 内置路径
• gdb_port：GDB Server 端口，默认 3333
• telnet_port：Telnet 端口，默认 4444
• gdb_exe：arm-none-eabi-gdb 路径，GDB 调试子命令（run/backtrace/locals）需要
• operation_mode：1 直接执行 / 2 输出风险摘要但不阻塞 / 3 执行前确认

工程级配置（.embeddedskills/config.json）

board/interface/target 等工程参数统一在工作区的 .embeddedskills/config.json 中管理：

{
  "openocd": {
    "board": "",
    "interface": "interface/stlink.cfg",
    "target": "target/stm32f4x.cfg",
    "adapter_speed": "4000",
    "transport": "swd",
    "tpiu_name": "stm32f4x.tpiu",
    "traceclk": "168000000",
    "pin_freq": "2000000"
  }
}

• board：board 配置（如 board/stm32f4discovery.cfg），优先级高于 interface+target
• interface：interface 配置（如 interface/stlink.cfg）
• target：target 配置（如 target/stm32f4x.cfg）
• adapter_speed：调试速率 kHz
• transport：传输协议（swd/jtag）
• tpiu_name / traceclk / pin_freq：ITM/SWO 观测所需的 TPIU 参数

参数解析优先级：CLI 显式参数 > .embeddedskills/config.json（工程级）> skill/config.json（环境级）> .embeddedskills/state.json > 默认值/报错

成功执行后，确认过的参数会自动写回工程配置。

子命令

基础操作

子命令	用途	风险
probe	验证 board 或 interface+target 组合，探测目标连通性	低
flash	烧录固件（.elf / .hex / .bin）	高
erase	擦除目标 Flash	高
reset / reset-init	复位目标芯片	高
targets / flash-banks / adapter-info	查询底层 target / flash / adapter 信息	低
raw	执行受控 OpenOCD 原生命令	高

GDB Server

子命令	用途	风险
gdb-server	启动 GDB Server，保持运行等待 GDB 连接	低
gdb backtrace/locals	快捷获取调用栈和局部变量	低
gdb break/continue/next/step/finish/until	one-shot 执行流控制	低
gdb frame/print/watch/disassemble/threads/crash-report	one-shot 源码级诊断	低

Telnet 在线调试

子命令	用途	风险
halt	暂停 CPU，返回 PC/xPSR	低
resume	恢复 CPU 运行	低
step	单步执行（支持 --count N）	低
reg	查看所有 CPU 寄存器	低
read-mem	读内存（--width 8/16/32，--length N）	低
write-mem	写内存（--width 8/16/32）	高
bp	设置硬件断点	低
rbp	移除断点	低
run-to	运行到指定地址（设置断点 + resume + 等待命中）	低

Semihosting

子命令	用途	风险
semihosting	启用 ARM Semihosting 并捕获目标 printf 输出	低
itm	基于 TPIU/ITM 读取 SWO/ITM 观测数据	低

执行流程

1. 读取 skill/config.json，确认 exe 路径有效
2. 读取 .embeddedskills/config.json 获取工程级配置（board/interface/target 等）
3. 读取 .embeddedskills/state.json 获取历史状态
4. 参数解析优先级：CLI 显式参数 > .embeddedskills/config.json（工程级）> skill/config.json（环境级）> .embeddedskills/state.json > 默认值/报错
5. 已知 board 时优先使用 -f board/*.cfg，否则组合 -f interface/*.cfg -f target/*.cfg
6. board、interface、target 同时缺失时，不自动拼接组合，直接要求用户补充
7. 按 operation_mode 决定是否需要确认后执行
8. 根据子命令调用对应脚本
9. 统一解析输出中的 Info、Error 和就绪日志，返回结构化结果
10. 成功执行后，将确认过的参数写回 .embeddedskills/config.json

脚本调用

skill 目录下有五个 Python 脚本，使用标准库实现，无额外依赖。

openocd_run.py — 探测 / 烧录 / 擦除 / 复位

# 探测连通性（使用 board）
python <skill-dir>/scripts/openocd_run.py probe --board board/stm32f4discovery.cfg --json

# 探测连通性（使用 interface + target）
python <skill-dir>/scripts/openocd_run.py probe --interface interface/stlink.cfg --target target/stm32f4x.cfg --json

# 烧录 ELF 固件
python <skill-dir>/scripts/openocd_run.py flash --file build/app.elf --interface interface/stlink.cfg --target target/stm32f4x.cfg --json

# 烧录 BIN 固件（必须提供地址）
python <skill-dir>/scripts/openocd_run.py flash --file build/app.bin --address 0x08000000 --interface interface/stlink.cfg --target target/stm32f4x.cfg --json

# 擦除 Flash（自动选择 mass/sector）
python <skill-dir>/scripts/openocd_run.py erase --mode auto --interface interface/stlink.cfg --target target/stm32f4x.cfg --json

# 复位目标
python <skill-dir>/scripts/openocd_run.py reset --mode halt --interface interface/stlink.cfg --target target/stm32f4x.cfg --json

# 查询 target 列表
python <skill-dir>/scripts/openocd_run.py targets --interface interface/stlink.cfg --target target/stm32f4x.cfg --json

# 查询 flash bank
python <skill-dir>/scripts/openocd_run.py flash-banks --interface interface/stlink.cfg --target target/stm32f4x.cfg --json

# 执行受控 raw 命令
python <skill-dir>/scripts/openocd_run.py raw --interface interface/stlink.cfg --target target/stm32f4x.cfg --command "init" "targets" --json

通用可选参数：--board <cfg>、--search <目录>、--adapter-speed <kHz>、--transport <swd|jtag>、--exe <openocd路径>

openocd_gdb.py — GDB Server 启动与调试

# 启动 GDB Server（保持运行）
python <skill-dir>/scripts/openocd_gdb.py server --interface interface/stlink.cfg --target target/stm32f4x.cfg --json

# 无子命令时默认 server（向后兼容）
python <skill-dir>/scripts/openocd_gdb.py --interface interface/stlink.cfg --target target/stm32f4x.cfg --json

# 执行自定义 GDB 命令序列
python <skill-dir>/scripts/openocd_gdb.py run --gdb-exe arm-none-eabi-gdb --elf build/app.elf --interface interface/stlink.cfg --target target/stm32f4x.cfg --commands "break main" "continue" "backtrace" "info locals" --json

# 快捷获取调用栈
python <skill-dir>/scripts/openocd_gdb.py backtrace --gdb-exe arm-none-eabi-gdb --elf build/app.elf --interface interface/stlink.cfg --target target/stm32f4x.cfg --json

# 快捷查看局部变量
python <skill-dir>/scripts/openocd_gdb.py locals --gdb-exe arm-none-eabi-gdb --elf build/app.elf --interface interface/stlink.cfg --target target/stm32f4x.cfg --json

可选参数：--gdb-port、--telnet-port、--search、--adapter-speed、--transport、--board

openocd_telnet.py — Telnet 在线调试

# 暂停 CPU
python <skill-dir>/scripts/openocd_telnet.py halt --interface interface/stlink.cfg --target target/stm32f4x.cfg --json

# 恢复运行
python <skill-dir>/scripts/openocd_telnet.py resume --interface interface/stlink.cfg --target target/stm32f4x.cfg --json

# 单步 5 次
python <skill-dir>/scripts/openocd_telnet.py step --count 5 --interface interface/stlink.cfg --target target/stm32f4x.cfg --json

# 查看寄存器
python <skill-dir>/scripts/openocd_telnet.py reg --interface interface/stlink.cfg --target target/stm32f4x.cfg --json

# 读内存（32bit x 16 个字）
python <skill-dir>/scripts/openocd_telnet.py read-mem --address 0x20000000 --length 16 --width 32 --interface interface/stlink.cfg --target target/stm32f4x.cfg --json

# 写内存
python <skill-dir>/scripts/openocd_telnet.py write-mem --address 0x20000000 --value 0xDEADBEEF --width 32 --interface interface/stlink.cfg --target target/stm32f4x.cfg --json

# 设置硬件断点
python <skill-dir>/scripts/openocd_telnet.py bp --address 0x08001234 --bp-length 2 --interface interface/stlink.cfg --target target/stm32f4x.cfg --json

# 移除断点
python <skill-dir>/scripts/openocd_telnet.py rbp --address 0x08001234 --interface interface/stlink.cfg --target target/stm32f4x.cfg --json

# 运行到指定地址（设置断点 + resume + 等待）
python <skill-dir>/scripts/openocd_telnet.py run-to --address 0x08001234 --timeout-ms 3000 --interface interface/stlink.cfg --target target/stm32f4x.cfg --json

通用可选参数：--board、--search、--adapter-speed、--transport、--gdb-port、--telnet-port

openocd_semihosting.py — Semihosting 输出捕获

# 捕获 semihosting 输出（持续到 Ctrl+C）
python <skill-dir>/scripts/openocd_semihosting.py --interface interface/stlink.cfg --target target/stm32f4x.cfg --json

# 捕获 30 秒
python <skill-dir>/scripts/openocd_semihosting.py --timeout 30 --interface interface/stlink.cfg --target target/stm32f4x.cfg --json

openocd_itm.py — ITM/SWO 观测

# 使用配置中的 TPIU 参数持续读取 ITM
python <skill-dir>/scripts/openocd_itm.py --interface interface/stlink.cfg --target target/stm32f4x.cfg --json

# 指定 TPIU 名称和端口
python <skill-dir>/scripts/openocd_itm.py \
  --interface interface/stlink.cfg --target target/stm32f4x.cfg \
  --tpiu-name stm32f4x.tpiu --traceclk 168000000 --pin-freq 2000000 \
  --itm-port 0 --itm-port 1 --json

openocd_itm.py 会启动独立 OpenOCD Server，打开 TPIU/ITM 配置后，把 trace 输出统一包装成 JSON Lines。

调试典型工作流

快速检查（Telnet）

halt -> reg -> read-mem 0x20000000 -> step -> resume

适合快速查看当前 CPU 状态和内存内容。

断点调试（Telnet）

run-to 0x08001234 -> reg -> read-mem -> resume

运行到指定地址后暂停，检查寄存器和内存。

源码级调试（GDB）

gdb run --elf app.elf --commands "break main" "continue" "backtrace" "info locals"

使用 ELF 文件提供符号信息，进行函数级断点和变量查看。

Semihosting 输出

semihosting

捕获目标通过 printf（SVC 指令）输出的调试信息，类似 J-Link RTT。

输出格式

所有脚本以 JSON 格式返回，基础字段为 status（ok/error）、action、summary、details，并可能附带 context、artifacts、metrics、state、next_actions、timing。流式观测命令使用 JSON Lines，并统一输出 source、channel_type、stream_type。

成功示例：

{
  "status": "ok",
  "action": "halt",
  "summary": "已暂停，PC=0x08000298",
  "details": {
    "pc": "0x08000298",
    "xpsr": "0x01000000",
    "msp": "0x20020000",
    "halted": true
  }
}

GDB 调用栈示例：

{
  "status": "ok",
  "action": "backtrace",
  "summary": "GDB backtrace 执行成功",
  "details": {
    "gdb_port": 3333,
    "frames": [
      {"frame": 0, "function": "main", "location": "src/main.c:42"}
    ]
  }
}

错误示例：

{
  "status": "error",
  "action": "halt",
  "error": {
    "code": "server_failed",
    "message": "OpenOCD 启动失败或超时"
  }
}

核心规则

• 不自动猜测 board、interface、target 的组合，缺失时必须询问用户
• 已知 board 时优先使用 board 配置，不再需要 interface+target
• 参数解析优先级为：CLI 显式参数 > .embeddedskills/config.json（工程级）> skill/config.json（环境级）> .embeddedskills/state.json > 默认值/报错
• .bin 文件必须显式提供烧录地址，缺失时报错
• STM32F4 等已映射 target 在 erase --mode auto 下会先 reset halt，再优先使用 mass erase
• erase --mode mass 在未命中映射时直接返回 mass_erase_unsupported，避免误以为已做整片擦除
• 检测到 Flash 锁保护时只提示，不自动解锁
• 连接失败时给出排查建议（检查连线、供电、驱动、cfg 路径），不自动尝试更激进参数
• 烧录、擦除、复位在参数完整且用户意图明确时直接执行
• gdb-server 启动后返回端口和连接方式，进程保持运行
• GDB 调试（run/backtrace/locals）需要配置 gdb_exe（arm-none-eabi-gdb 路径）
• Telnet 调试命令每次启动独立的 OpenOCD Server，执行完自动关闭
• Semihosting 通过 Telnet 启用后持续读取 OpenOCD stderr 输出
• 结果回显中始终包含 cfg 组合、端口和执行动作
• 产物路径（elf/file）不进入工程配置，仍只依赖 state.json
• last_flash/last_debug/last_observe 等运行状态继续写入 state.json

参考

遇到 board/interface/target 配置问题时可查阅 references/common_targets.md。