Question

JTAG接口的接口

Answer 1

JTAG最初是用来对芯片进行测试的，JTAG的基本原理是在器件内部定义一个TAP（Test Access Port；测试访问口）通过专用的JTAG测试工具对内部节点进行测试。JTAG测试允许多个器件通过JTAG接口串联在一起，形成一个JTAG链，能实现对各个器件分别测试。如今，JTAG接口还常用于实现ISP（In-System Programmer，在系统编程），对FLASH等器件进行编程。
JTAG编程方式是在线编程，传统生产流程中先对芯片进行预编程然后再装到板上，简化的流程为先固定器件到电路板上，再用JTAG编程，从而大大加快工程进度。JTAG接口可对DSP芯片内部的所有部件进行编程。 具有JTAG口的芯片都有如下JTAG引脚定义：
TCK——测试时钟输入；
TDI——测试数据输入，数据通过TDI输入JTAG口；
TDO——测试数据输出，数据通过TDO从JTAG口输出；
TMS——测试模式选择，TMS用来设置JTAG口处于某种特定的测试模式。
可选引脚TRST——测试复位，输入引脚，低电平有效。
含有JTAG口的芯片种类较多，如CPU、DSP、CPLD等。
JTAG内部有一个状态机，称为TAP控制器。TAP控制器的状态机通过TCK和TMS进行状态的改变，实现数据和指令的输入。 JTAG在线写Flash的硬件电路设计和与PC的连接方式
以含JTAG接口的StrongARM SA1110为例，Flash为Intel 28F128J32 16MB容量。SA1110的JTAG的TCK、TDI、TMS、TDO分别接PC并口的2、3、4、11线上，通过程序将对JTAG口的控制指令和目标代码从PC的并口写入JTAG的BSR中。在设计PCB时，必须将SA1110的数据线和地址线及控制线与Flash的地线、数据线和控制线相连。因SA1110的数据线、地址线及控制线的引脚上都有其相应BSC，只要用JTAG指令将数据、地址及控制信号送到其BSC中，就可通过BSC对应的引脚将信号送给Flash，实现对Flash的操作。JTAG的系统板设计和连线关系如图3所示。 通过TCK、TMS的设置，可将JTAG设置为接收指令或数据状态。JTAG常用指令如下：
SAMPLE/PRELOAD——用此指令采样BSC内容或将数据写入BSC单元；
EXTEST——当执行此指令时，BSC的内容通过引脚送到其连接的相应芯片的引脚，我们就是通过这种指令实现在线写Flash的；
BYPASS——此指令将一个一位寄存器置于BSC的移位回路中，即仅有一个一位寄存器处于TDI和TDO之间。
在PCB电路设计好后，即可用程序先将对JTAG的控制指令，通过TDI送入JTAG控制器的指令寄存器中。再通过TDI将要写Flash的地址、数据及控制线信号入BSR中，并将数据锁存到BSC中，用EXTEST指令通过BSC将写入Flash。 在线写Flash的程序用Turbo C编写。程序使用PC的并行口，将程序通过含有JTAG的芯片写入Flash芯片。程序先对PC的并口初始化，对JTAG口复位和测试，并读Flash，判断是否加锁。如加锁，必须先解锁，方可进行操作。写Flash之前，必须对其先擦除。将JTAG芯片设置在EXTEST模式，通过PC的并口，将目标文件通过JTAG写入Flash，并在烧写完成后进行校验。程序主流程如图4所示。
通过JTAG的读芯片ID子程序如下： voidid_command(void){putp(1,0,IP);//Run-Test/Idle;使JTAG复位putp(1,0,IP);//Run-Test/Idleputp(1,0,IP);//Run-Test/Idleputp(1,0,IP);//Run-Test/Idleputp(1,1,IP);putp(1,1,IP);//选择指令寄存器putp(1,0,IP);//捕获指令寄存器putp(1,0,IP);//移位指令寄存器putp(0,0,IP);//SA1110JTAG口指令长度5位，IDCODE为01100putp(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，执行指令寄存器中的指令putp(1,0,IP)；//Run-Test/Idleputp(1,0,IP);//Run-Test/Idleputp(1,0,IP);//Run-Test/Idleputp(1,1,IP);putp(1,0,IP);if(check_id(SA1110ID))error_out(failedtoreaddeviceIDfortheSA-1110);putp(1,1,IP);//退出数据寄存器putp(1,1,IP);//更新数据寄存器putp(1,0,IP);//Run-Test/Idle,使JTAG复位putp(1,0,IP);//Run-Test/Idleputp(1,0,IP);//Run-Test/Idle} ①Flash芯片的WE、CE、OE等控制线必须与SA1110的BSR相连。只有这样，才能通过BSR控制Flash的相应引脚。
②JTAG口与PC并口的连接线要尽量短，原则上不大于15cm。
③Flash在擦写和编程时所需的工作电流较大，在选用系统的供电芯片时，必须加以考虑。
④为提高对Flash的编程速度，尽量使TCK不低于6MHz，可编写烧写Flash程序时实现。