ARM嵌入式系统开发典型模块.pdf

华清远见——嵌入式培训专家 http :// 黑色经典”系列之《ARM 嵌入式系统开发典型模块》 4 章 JTAG 调试接口模块 《ARM 嵌入式系统开发典型模块》 华清远见——嵌入式培训专家 http :// 4.1 JTAG 调试接口简介 JTAG （Joint Test Action Group，联合测试行动小组）是一种国际标准测试协议，主要用 于芯片内部测试及对系统进行仿真、调试。JTAG 技术是一种嵌入式调试技术，它在芯片内 部封装了专门的测试电路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。目前大多数比较复杂的器件都支持JTAG 协议，如ARM 、DSP、FPGA 器件等。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。 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。JTAG 接口还常用于实现ISP （In-System Programmable 在线系统编程）功能， 如对 Flash 器件进行编程等。通过 JTAG 接口，可对芯片内部的所有部件进行访问，因而是 开发调试嵌入式系统的一种简洁高效的手段。 4.2 JTAG 接口的结构 4.2.1 JTAG 接口的主要结构 在硬件结构上，JTAG 接口包括2 部分 JTAG 端口和控制器。与JTAG 接口兼容的器件 件可以是微处理器（MPU ）、微控制器（MCU ）、PLD、CPL、FPGA、ASIC 或者是其他符合 IEEE 1149.1 规范的芯片。IEEE 1149.1 标准中规定对应于数字集成电路芯片的每个引脚都设 有一个移位寄存单元，称为边界扫描单元BSC （Boundary Scan cell ）。它将JTAG 电路与内核 逻辑电路联系起来，同时隔离内核逻辑电路和芯片引脚，由集成电路的所有边界扫描单元构 成边界扫描寄存BSR （Boundary Scan Register ）。边界扫描寄存器电路仅在进行JTAG 测试时 有效，在集成电路正常工作时无效， 影响集成电路的功能。具有JTAG 接口的芯片内部结 构如图4.1 所示。 在对多个具有JTAG 芯片编程时，可以组成JTAG 菊花链结构 （Daisy chain ），是一种特 殊的串行编程方式。每片TDI 输入端与前面一片的TDO 输出端相连，最前面一片的TDI 端 和最后一片的TDO 端与JTAG 编程接口的TDI、TDO 分别相连，如图4.2 所示。链中的器件 数可以很多，只要不超出接口的驱动能力即可。通过状态机控制，可以使非正在被编程器件 的TDI 端直通TDO 端，这样就可以使数据流形成环路，对各器件按序进行编程。使用者可 以通过读取每个芯片特有的识别码知道该器件在链中的位置。 《ARM 嵌入式系统开发典型模块》 《ARM 4 JTAG 嵌入式系统开发典型模块》—第 章、 调试接口模块 图4.1 JTAG 接口芯片内部结构图 图4.2 JTAG 菊花链结构图 《ARM 嵌入式系统开发典型模块》 华清远见——嵌入式培训专家 http :// （1）指令寄存器IR ：由2 个或更多个指令寄存单元和指令译码器组成，通过它可以串行 输入执行各种操作的指令。 （2 ）数据寄存器组 是一组基于电路的移位寄存器。操作指令被串行装入由当前指令所 选择的数据寄存器。随着操作的执行，测试结果被移出。 （3 ）边界寄存器 DR 在内部逻辑电路和各引脚之间均插入了一串边界扫描单元，形成 了由TDI 到TDO 之间的边界寄存器链。 （4 ）旁路寄存器BP 它只是1 位寄存器。它的一端与TDI 相连，另一端与TDO 相连。 在指令控制下，由TDI 输入的数据可以直接经由本片的旁路寄存器送到TDO 。使