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        什么是JTAG及JTAG接口簡介

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        作者: 時間:2007-10-18 來源:嵌入式在線論壇 收藏

        (Joint Test Action Group;聯合測試行動小組)是一種國際標準測試協議(IEEE 1149.1兼容),主要用于芯片內部測試。現在多數的高級器件都支持協議,如DSP、FPGA器件等。標準的是4線:TMS、TCK、TDI、TDO,分別為模式選擇、時鐘、數據輸入和數據輸出線。 
        JTAG最初是用來對芯片進行測試的,JTAG的基本原理是在器件內部定義一個TAP(Test Access Port;測試訪問口)通過專用的JTAG測試工具對進行內部節點進行測試。JTAG測試允許多個器件通過JTAG串聯在一起,形成一個JTAG鏈,能實現對各個器件分別測試。現在,JTAG還常用于實現ISP(In-System Programmable�在線編程),對FLASH等器件進行編程。 
        JTAG編程方式是在線編程,傳統生產流程中先對芯片進行預編程現再裝到板上因此而改變,簡化的流程為先固定器件到電路板上,再用JTAG編程,從而大大加快工程進度。JTAG接口可對PSD芯片內部的所有部件進行編程

        具有JTAG口的芯片都有如下JTAG引腳定義: 
        TCK——測試時鐘輸入;

        TDI——測試數據輸入,數據通過TDI輸入JTAG口;

        TDO——測試數據輸出,數據通過TDO從JTAG口輸出;

        TMS——測試模式選擇,TMS用來設置JTAG口處于某種特定的測試模式。

        可選引腳TRST——測試復位,輸入引腳,低電平有效。

        含有JTAG口的芯片種類較多,如CPU、DSP、CPLD等。

        JTAG內部有一個狀態機,稱為TAP控制器。TAP控制器的狀態機通過TCK和TMS進行狀態的改變,實現數據和指令的輸入。圖1為TAP控制器的狀態機框圖。

        2 JTAG芯片的邊界掃描寄存器

        JTAG標準定義了一個串行的移位寄存器。寄存器的每一個單元分配給IC芯片的相應引腳,每一個獨立的單元稱為BSC(Boundary-Scan Cell)邊界掃描單元。這個串聯的BSC在IC內部構成JTAG回路,所有的BSR(Boundary-Scan Register)邊界掃描寄存器通過JTAG測試激活,平時這些引腳保持正常的IC功能。圖2為具有JTAG口的IC內部BSR單元與引腳的關系。

        3 JTAG在線寫Flash的硬件電路設計和與PC的連接方式

        以含JTAG接口的StrongARM SA1110為例,Flash為Intel 28F128J32 16MB容量。SA1110的JTAG的TCK、TDI、TMS、TDO分別接PC并口的2、3、4、11線上,通過程序將對JTAG口的控制指令和目標代碼從PC的并口寫入JTAG的BSR中。在設計PCB時,必須將SA1110的數據線和地址線及控制線與Flash的地線線、數據線和控制線相連。因SA1110的數據線、地址線及控制線的引腳上都有其相應BSC,只要用JTAG指令將數據、地址及控制信號送到其BSC中,就可通過BSC對應的引腳將信號送給Flash,實現對Flash的操作。JTAG的系統板設計和連線關系如圖3所示。

        4 通過使用TAP狀態機的指令實行對Flash的操作

        通過TCK、TMS的設置,可將JTAG設置為接收指令或數據狀態。JTAG常用指令如下:

        SAMPLE/PRELOAD——用此指令采樣BSC內容或將數據寫入BSC單元;

        EXTEST——當執行此指令時,BSC的內容通過引腳送到其連接的相應芯片的引腳,我們就是通過這種指令實現在線寫Flash的;

        BYPASS——此指令將一個一位寄存器軒于BSC的移位回路中,即僅有一個一位寄存器處于TDI和TDO之間。

        在PCB電路設計好后,即可用程序先將對JTAG的控制指令,通過TDI送入JTAG控制器的指令寄存器中。再通過TDI將要寫Flash的地址、數據及控制線信號入BSR中,并將數據鎖存到BSC中,用EXTEST指令通過BSC將寫入Flash。

        5 軟件編程

        在線寫Flash的程序用Turbo C編寫。程序使用PC的并行口,將程序通過含有JTAG的芯片寫入Flash芯片。程序先對PC的并口初始化,對JTAG口復位和測試,并讀Flash,判斷是否加鎖。如加鎖,必須先解鎖,方可進行操作。寫Flash之前,必須對其先擦除。將JTAG芯片設置在EXTEST模式,通過PC的并口,將目標文件通過JTAG寫入Flash,并在燒寫完成后進行校驗。程序主流程如圖4所示。

        通過JTAG的讀芯片ID子程序如下:

        void id_command(void){

        putp(1,0,IP); //Run-Test/Idle;使JTAG復位

        putp(1,0,IP); //Run-Test/Idle

        putp(1,0,IP); //Run-Test/Idle

        putp(1,0,IP); //Run-Test/Idle

        putp(1,1,IP);

        putp(1,1,IP); //選擇指令寄存器

        putp(1,0,IP); //捕獲指令寄存器

        putp(1,0,IP); /移位指令寄存器

        putp(0,0,IP); //SA1110JTAG口指令長度5位,IDCODE為01100

        putp(1,0,IP);

        putp(1,0,IP);

        putp(0,0,IP);

        putp(0,0,IP);

        putp(0,1,IP); //退出指令寄存器

        putp(1,1,IP); //更新指令寄存器,執行指令寄存器中的指令

        putp(1,0,IP); //Run-Test/Idle

        putp(1,0,IP); //Run-Test/Idle

        putp(1,0,IP); //Run-Test/Idle

        putp(1,1,IP);

        putp(1,0,IP);

        if(check_id(SA1110ID))

        error_out("failed to read device ID for the SA-1110");

        putp(1,1,IP); //退出數據寄存器

        putp(1,1,IP); //更新數據寄存器

        putp(1,0,IP); //Run-Test/Idle,使JTAG復位

        putp(1,0,IP); //Run-Test/Idle

        putp(1,0,IP); //Run-Test/Idle

        }

        6 電路設計和編程中的注意事項

        ①Flash芯片的WE、CE、OE等控制線必須與SA1110的BSR相連。只有這樣,才能通過BSR控制Flash的相應引腳。

        ②JTAG口與PC并口的連接線要盡量短,原則上不大于15cm。

        ③Flash在擦寫和編程時所需的工作電流較大,在選用系統的供電芯片時,必須加以考慮。

        ④為提高對Flash的編程速度,盡量使TCK不低于6MHz,可編寫燒寫Flash程序時實現。



        關鍵詞: JTAG 接口

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