JTAGChain上多器件编程的实现.docVIP

JTAG Chain上多器件编程的实现 1. JTAG协议 1.1 JTAG信号 标准的 JTAG 接口是 4 线： TMS 、 TCK 、 TDI 、 TDO ，分别为测试模式选择、测试时钟、测试数据输入和测试数据输出。 1.2 TAP状态机 JTAG协议的核心在于能够有效地传输指令和数据，并且传输指令和数据的过程是能够明确的加以区别对待而不会造成歧义的。如何实现这一功能呢？JTAG协议用TMS信号和TCK信号组成一个状态机，该状态机每一个状态都有两个状态触发——在TCK）的上升沿，TMS的电平决定了跳转的分支。图1.1是典型的TAP状态机。 图1.1 TAP状态机 TAP状态机中只有四个状态是稳态，Test-Logic-Reset，Run-Test/Idle，Shift-DR，Shift-IR。个状态具体的含义参考[1]。 1.3寄存器 JTAG的数据操作都是基于移位寄存器，JTAG协议规定两类寄存器：数据寄存器(DR) 和指令寄存器(IR)，其中指令寄存器只有一个，数据寄存器有多个。 图1.2 典型的JTAG结构 1.3.1数据寄存器 JTAG??议规定三个数据寄存器，Bypass Register，Boundary-Scan Registers，Device Identification Register。其中所有遵守JTAG协议的器件都必须有一个1位的Bypass Register和不定长(取决于器件管脚数)的Boundary-Scan Registers，Device Identification Register是可选的。器件厂商还会根据用途定义其它需要的寄存器。 1.3.2指令寄存器 JTAG协议规定指令寄存器只能有一个，长度不少于2位，有器件厂商定义。协议中规定了JTAG器件通用的指令如：BYPASS, SAMPLE/PRELOAD, d EXTEST等，具体含义参考[1]。器件厂商都会定义其需要的指令。JTAG协议规定指令寄存器全1为BYPASS指令。 1.4 JTAG菊花链 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。图1.3为典型的JTAG菊花链，通常称最靠近TDI输入的器件为链首。 图1.3 JTAG菊花链 2 一个JTAG Chain上多器件指令执行的实例 JTAG Chain上多器件编程的关键是如何跳过其它器件选定待烧写器件。JTAG协议中的BYPASS指令和BYPASS寄存器提供解决之一为题的方法。因为在JTAG菊花链中所有器件共用TMS和TCK，器件都处于TAP的同一个状态下，所以可以再Shift-IR状态下向器件输入不同的指令，使待烧写的芯片获得要执行的指令，要跳过的芯片获得BYPASS指令。再跳转到Shift-DR状态时要跳过的器件就相当于一位的移位寄存器。下面的实例[2]中详细描述了上面的过程。考虑三个器件组成的JTAG菊花链，链首至链尾依次为XC18V02，XC9572XL，XCV150，要执行的操作是读取JTAG链中第二块芯片(XC9572XL)的Device ID。 2.1 TAP 进入Shift_IR状态。 XC18V02的指令寄存器8位，XC9572XL的指令寄存器8位XCV150的指令寄存器5位，如图2.1所示。 图2.1 TAP状态和移位前的指令寄存器 TDI顺序输入(TCK上升沿采样)21bit数据1fffdf，移位后的指令寄存器如图2.2所示。 图2.2 TAP状态和移位后的指令寄存器 可以看出XC18V02指令寄存器为0x11，为BYPASS指令；XC9572XL指令寄存器为0xfe，是器件定义的读取ID的IDCODE；XCV150指令寄存器为0x1f，为BYPASS指令。 2.2 TAP 进入Shift_DR状态。 根据之前写入的指令，连接XC18V02的TDI与TDO的是1位的BYPASS寄存器，连接XC9572XL的TDI与TDO的是32位的IDCODE Register，连接XC18V02的TDI与TDO的是一位的BYPASS寄存器，如图2.3所示。从TDI输入34个bit后TDO输出34bit，其中去掉MSB和LSB两位得到的32bit即为XC9572XL的Device ID。 图2.3 TAP状态和移位后的数据寄存器 3 SuperPro编程器上实现JTAG链多器件编程 3.1特殊JTAG算法 由第2节的实例看出，JTAG链上级联多个器件相当于扩展了移位寄存器的位数，待编程的器件所需的数据位于移位寄存器的特定位置上。要在SuperPro编程器上实现JTAG链多器件编程，关键是对移位寄存器中位置参数的确定。这里做如下规定，JTAG链上器件数目为N，链首器件编号为J1，链尾器件编号为JN。器件