JTAG·SWD 안 붙을 때 — 핀·전압·속도·세션 진단

#한 줄 요약

“JTAG가 안 붙으면 전기·핀 → 속도 → 보안잠금 순으로 점검합니다.” 위에서부터 차례로 확인합니다.

#JTAG vs SWD

Cortex-M3+는 SWJ-DP를 제공해 선택할 수 있습니다. 보통 SWD가 핀 수가 적어 선호됩니다.

#Step 1: 핀 연결

#20-pin JTAG (ARM Cortex 표준)

VTref는 target voltage입니다. debugger가 level translate에 씁니다.

#10-pin Cortex (SWD/JTAG 양용)

ST-Link·J-Link의 표준 커넥터입니다.

#Step 2: 전압 매칭

1
3.3V 보드 + 5V J-Link → fry 위험
2
1.8V 보드 (modern SoC) + 3.3V debugger → 신호 불안정 또는 손상

VTref pin이 target에서 debugger로 정보를 제공합니다. 이렇게 하면 debugger가 자동으로 level shift를 합니다.

VTref가 연결되지 않으면 debug interface를 알 수 없어 connect가 실패합니다.

#Step 3: Clock Speed

1
# OpenOCD
2
adapter speed 1000   # 1 MHz — 안전
3
adapter speed 4000   # 4 MHz — 일반
4
adapter speed 20000  # 20 MHz — 최대
5

6
# 처음 connect 시 *느린 속도*에서 시작
7
# 안정 후 *높임*

너무 빠르면 간헐적 connect failure가 발생합니다. 반대로 너무 느리면 flash erase가 매우 느려집니다 (~분 단위).

#Step 4: Reset 신호

1
# nRESET 사용 가능?
2
adapter reset_config srst_only
3
# 또는
4
adapter reset_config trst_and_srst
5

6
# 일부 보드에서는 nRESET 풀업이 약해 debugger가 잡지 못합니다

srst_pulls_trst는 system reset이 test reset도 트리거하게 합니다.

#Step 5: Security Lock — RDP

1
STM32: Readout Protection (RDP)
2
  Level 0: 잠금 없음
3
  Level 1: Flash 읽기 잠금, 디버깅 가능하지만 read는 불가
4
  Level 2: 완전 잠금 (영구), Brick에 가까움
5

6
NXP: HAB (High Assurance Boot)
7
ESP32: eFuse-based secure boot
8
Nordic: APPROTECT, debug 차단

1
# STM32CubeProgrammer
2
> readout protection
3
Level 1 set
4
# → 다시 풀려면 *mass erase*를 해야 하고 코드를 잃습니다

읽지 못하는 것이 기능입니다. 양산 폰·자동차 ECU의 표준입니다.

⚠️ 양산 펌웨어에서 실수로 RDP Level 2를 set하면 영원히 디버깅이 불가합니다. 칩 교체 외에는 답이 없습니다.

#Step 6: Power 상태

1
PWR_OFF: 보드 전원 자체 없음
2
DEEP_SLEEP: DEBUGEN 비활성 (특정 칩)
3
WFI 또는 WFE: clock 정지, debugger가 못 잡음

1
/* STM32 — debug 시 WFI 동안 clock 유지 */
2
DBGMCU->CR |= DBGMCU_CR_DBG_SLEEP | DBGMCU_CR_DBG_STOP;

#Step 7: Bootloader가 Debug 차단

Secure boot 시 BootROM이 디버깅을 차단 후 application으로 jump합니다. Application에서 debug enable을 다시 하지 않으면 connect가 실패합니다.

ESP32에서는 efuse_disable_debug가 가능합니다 (영구). Nordic은 APPROTECT를 씁니다.

#OpenOCD 실전

1
openocd -f interface/stlink.cfg -f target/stm32f4x.cfg
2

3
# 다른 터미널
4
telnet localhost 4444
5
> reset halt
6
> flash write_image erase firmware.bin 0x08000000
7
> reset run

또는 GDB:

1
arm-none-eabi-gdb firmware.elf
2
(gdb) target remote :3333
3
(gdb) monitor reset halt
4
(gdb) load
5
(gdb) continue

#ST-Link 안 잡힐 때

1
# Linux — udev rule 필요
2
sudo cp /etc/udev/rules.d/99-stlink.rules ...
3
sudo udevadm control --reload
4

5
# Permission
6
sudo openocd ...
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8
# 또는 user 그룹
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sudo usermod -aG plugdev $USER

#J-Link Commander

1
JLinkExe -device STM32F407VG -if SWD -speed 4000
2

3
J-Link> connect
4
J-Link> reset
5
J-Link> halt
6
J-Link> regs
7
J-Link> mem32 0x20000000 16

매우 빠른 flash speed를 제공해 산업·양산 라인의 표준입니다.

#Daisy Chain (JTAG only)

1
[Debugger] → TDI → [Device A TDO] → TDI → [Device B TDO] → TDO → [Debugger]
2
                                                                   ↑
3
                                                            (returned)

여러 device를 직렬로 연결합니다. OpenOCD 설정 예시는 다음과 같습니다.

1
jtag newtap chip0 cpu -irlen 4
2
jtag newtap chip1 cpu -irlen 4

irlen은 Instruction Register length입니다. 각 device 데이터시트에서 확인합니다.

#SWO Trace

1
SWO pin (SWD에선 별도): 디버그 trace, printf
2
Manchester 또는 NRZ 인코딩
3
ITM stimulus port: printf
4
DWT: cycle·event counter
5
ETM: instruction trace (수 백 MB/s)

1
ITM_SendChar('H');   // SWO로 출력
2
DWT->CYCCNT;          // cycle counter

ETM은 trace probe (J-Trace 등)가 필요합니다. 실시간 명령 흐름을 캡쳐할 수 있습니다.

#자주 하는 실수

⚠️ Power 안 켜지고 connect 시도

1
openocd ...
2
# Error: target not halted

Board power를 먼저 켜야 합니다. Power LED를 확인합니다.

⚠️ Reset 회로 RC 시정수

reset capacitor가 크면 (1µF) reset assert 후 release까지 ms 단위가 걸립니다. 이렇게 되면 Debugger의 짧은 reset pulse를 인식하지 못합니다.

⚠️ TDI·TDO 교차 안 함

JTAG 4-wire에서 TDI/TDO는 1

⚠️ 옛 펌웨어가 SWD pin을 GPIO로 reconfigure

1
GPIO_InitTypeDef gpio = {0};
2
gpio.Pin = GPIO_PIN_13 | GPIO_PIN_14;   // ← SWDIO, SWCLK
3
gpio.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
4
HAL_GPIO_Init(GPIOA, &gpio);
5
/* → SWD가 잠겨 다음 connect가 불가합니다 */

해결책은 연결 즉시 reset halt입니다 (SWD가 GPIO로 바뀌기 전에 halt합니다).

1
# OpenOCD
2
init
3
reset halt
4
# 또는 boot pin으로 system memory 부트 강제

#Brick 복구

1. NRST + BOOT pin으로 system bootloader 강제
2. STM32CubeProgrammer에서 mass erase
3. RDP 재설정
4. 펌웨어 재로드

마지막 수단입니다. eFuse 잠금 상태에서는 복구가 불가하므로 칩을 교체해야 합니다.

#자동차·항공 — JTAG 영구 차단

양산 ECU에서는 JTAG fuse blow를 하거나 RDP Level 2를 적용합니다. Reverse engineering 방지가 목적입니다.

개발과 양산에는 별도 board version을 씁니다. 또는 secure debug (서명된 challenge로만 unlock)을 적용합니다.

#정리

체크리스트는 다음과 같습니다.

1. VTref 연결을 확인합니다.
2. 전압 매칭 (level shift 필요 여부)을 확인합니다.
3. Pin orientation (TDI·TDO 1
   , SWD는 SWDIO·SWCLK)을 확인합니다.
4. Adapter speed를 낮게 시작합니다.
5. nRESET 동작을 확인합니다.
6. RDP·secure lock을 확인합니다.
7. WFI·sleep mode를 회피합니다 (DBGMCU 설정).
8. OpenOCD·J-Link Commander로 기본 연결을 검증합니다.
9. ITM·SWO로 trace를 합니다.
10. Brick 상태에서는 system bootloader + mass erase를 시도합니다.

다음 part는 Cortex-M Bring-up입니다.

#관련 항목

• 1-05: Bootloader
• Performance Engineering 2-10: PMU