關于使用AVR的JTAG

JTAG口的配置與使用



ATmega128單片機具有一個符合IEEE 1149.1標準的JTAG接口。JTAG接口實現了三個功能：采用邊界掃描功能對芯片進行檢測，對芯片內部的非易失性存儲器（Flash和E2PROM）、熔絲和鎖定位進行編程，以及實現在線調試（On-chip debugging）仿真。



JTAG接口占用了4個AVR單片機的引腳，與組成了JTAG接口，即JTAG術語中的檢測訪問端口（Test Access Port—TAP）。由于JTAG的4個端口（TDI/PF7、TDO/PF6、TMS/PF5和TCK/PF4）同PF口的高4位占用相同的引腳，因此當JTAG接口處于使能狀態時，PF[7:4]就不能作為通用I/O口或ADC的輸入口使用了。所以用戶應該根據實際的需要，正確設計、配置和使用JTAG口。



作為一般的用戶，主要是將JTAG口用于程序下載和在線仿真調試，本小節就這兩種使用情況介紹對JTAG口的配置和使用的注意點。



1.JTAG口的控制

在ATmega128中，使用兩個熔絲位（JTAG使能JTAGEN，OCD使能OCDEN）和MCUCR寄存器中的JTD位對JTAG進行控制。其中JTD位可以通過用戶程序改變，而熔絲位則不能通過程序指令設置。表5.1給出了3個控制位不同設置時，JTAG接口的特性。



表5.1 JTAG口使能控制

JTAGEN OCDEN JTD LB2/LB1 PF[7:4]功能

1 x x x/x I/O,ADC

0 1 0 x/x JTAG(僅編程)

0 1 1 x/x I/O,ADC

0 0 0 1/1 JTAG（編程，在線調試）

0 0 1 x/x I/O,ADC

注：芯片出廠時JTAGEN=0,OCDEN=1



根據表5.1，用戶應根據實際情況，先對相應的熔絲位進行正確的設置，然后在上電后的初始化程序中正確的改變JTD位的設置。

注意：JTD在RESET后初值為0，同時為了防止意外開啟或關閉JTAG口，用戶程序對JTD的設置要按照規定的操作時序：必須在四個時鐘周期內對JTD位重復2次寫入，才能將JTD標志位設置成所希望的值。



2.不使用在線調試功能

如果用戶不使用JTAG的在線調試功能，那么建議使用SPI串口編程下載程序，不使用JTAG口。其優點是可以直接并可靠的使用PF[7:4]口的I/O功能，不必考慮JTD的設置。此時只要先將熔絲位JTAGEN配置為1，禁止JTAG功能即可。

如必須使用JTAG口編程下載程序，具體做法為：

a.設置JTAGEN為0，OCDEN為1，僅使能JTAG口的編程功能。

b.用戶程序應在上電后立即將JTD位設置為1，禁止JTAG口，開放PF[7:4]的I/O口功能。

這樣，芯片在隨后的運行中仍可將PF[7:4]作為I/O使用。如果需要使用JTAG口編程下載程序代碼時，將外部復位信號拉低2個時鐘周期，使芯片復位，以此把JTD清零，進入JTAG編程方式。

3.使用在線調試功能

如果需要使用JTAG口的在線調試功能，那么在硬件設計時應盡量考慮不使用PF[7:4]的I/O功能（損失4個引腳資源）。因為當JTAG口使能后，這4個引腳不能作為I/O使用，當然也無法對其進行在線的調試了。

如系統必須使用PF[7:4]的I/O功能，可采取以下處理方式：

a.將PF[7:4]僅用于簡單的I/O使用，如驅動LED指示、蜂鳴器等。電路設計還要注意與JTAG口的適當的隔離，防止由于外接器件造成對JTAG接口信號的影響。

b.設置JTAGEN為0，OCDEN為0，使能JTAG口的全部功能。

c.用戶程序中不改變JTD位的初始值0。使能JTAG口功能。

e.使用JTAG口編程和進行除PF[7:4]之外的在線調試。

f.調試完成后，稍微修改用戶程序，在上電后立即將JTD位設置為1，禁止JTAG口，開放PF[7:4]的I/O口功能。

g.復位芯片，使用JTAG下載修改后的程序，觀察程序的實際運行情況。



總之，一旦使用了JTAG口，就和PF[7:4]的I/O功能產生沖突和矛盾。因此，在硬件設計時應盡量考慮不使用PF[7:4]的I/O功能（損失4個引腳資源）。

(以上摘自《M128》一書)



在我的實驗室里，有多臺AVR的JTEG的仿真器，從老的到新的，都是原裝的。但我在教學中和設計調試產品過程中，從來沒使用過。我感覺到，在現在的技術層面上，在線仿真的技術完全可以用其他的方式代替，而且更加方便。

我不使用在線仿真技術建立以下的基礎上：對AVR的初始化過程參考ICC或CVAVR的程序生成器生成的程序編寫；盡量使用高級語言編寫系統程序；使用AVR的軟件模擬環境調試；使用串口或LED輸出或查看程序運行（反正是ISP，多寫幾次，我至今沒寫失效過芯片）。當然，這要求你的軟件工夫要好。



關于程序調試，是經驗的積累，也看個人的習慣。我個人認為，一定要使用在線仿真是學51留下的“惡習”。實際上，對于外部硬件的錯誤，對時序要求嚴格，以及通信協議的處理等，在線仿真也解決不了問題的。