嵌入式软件工程师-嵌入式系统调试与测试-JTAG调试_JTAG与软件调试结合.docxVIP

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JTAG调试基础

1JTAG接口介绍

JTAG（JointTestActionGroup）接口是一种国际标准测试协议，主要用于芯片的测试和调试。它通过一个边界扫描链路（BoundaryScanChain）来访问测试数据寄存器和测试控制寄存器，从而实现对芯片内部电路的测试。JTAG接口通常包含以下四个主要信号：

TCK（TestClock）：测试时钟信号，用于同步JTAG操作。

TMS（TestModeSelect）：测试模式选择信号，用于控制状态机的模式。

TDI（TestDataInput）：测试数据输入信号，用于向测试数据寄存器串行输入数据。

TDO（TestDataOutput）：测试数据输出信号，用于从测试数据寄存器串行输出数据。

此外，JTAG接口还可能包含一个TRST（TestReset）信号，用于复位芯片。

2JTAG的工作原理

JTAG的工作原理基于边界扫描技术。边界扫描是一种通过在芯片的输入和输出引脚之间建立测试路径来检测芯片内部电路故障的方法。在JTAG中，边界扫描链路由一系列测试数据寄存器组成，这些寄存器通过串行方式连接，形成一个链。通过TCK信号的上升沿，数据从TDI输入，经过测试数据寄存器链，从TDO输出。

JTAG状态机有以下几种状态：

测试逻辑复位（Test-Logic-Reset）：在TRST信号的控制下，将状态机复位到初始状态。

运行测试/空闲（Run-Test/Idle）：在此状态下，TCK信号控制数据在TDI和TDO之间的传输。

选择DR扫描（Select-DR-Scan）：选择数据寄存器链进行扫描。

捕获DR（Capture-DR）：将TDI的数据捕获到数据寄存器中。

移位DR（Shift-DR）：在TCK的控制下，数据在数据寄存器链中移动。

退出1DR（Exit1-DR）：准备进入运行测试/空闲状态。

暂停DR（Pause-DR）：暂停数据寄存器的移位操作。

选择IR扫描（Select-IR-Scan）：选择指令寄存器进行扫描。

捕获IR（Capture-IR）：将TDI的数据捕获到指令寄存器中。

移位IR（Shift-IR）：在TCK的控制下，数据在指令寄存器中移动。

退出1IR（Exit1-IR）：准备进入运行测试/空闲状态。

暂停IR（Pause-IR）：暂停指令寄存器的移位操作。

3JTAG在硬件调试中的应用

JTAG接口在硬件调试中扮演着重要角色，它允许开发人员在芯片内部执行各种操作，包括但不限于：

访问内部寄存器：通过JTAG，可以读取和写入芯片内部的寄存器，这对于调试硬件故障非常有用。

控制硬件状态：可以使用JTAG来控制硬件的运行状态，例如设置断点、复位硬件等。

硬件验证：在设计阶段，JTAG可以用于验证硬件设计的正确性，通过边界扫描测试硬件的连通性和功能。

编程和配置：JTAG接口也可以用于编程和配置芯片，例如在生产线上对芯片进行编程。

3.1示例：使用OpenOCD进行JTAG调试

OpenOCD（OpenOn-ChipDebugger）是一个开源的JTAG调试工具，可以用于多种微控制器和处理器的调试。下面是一个使用OpenOCD进行JTAG调试的示例：

#OpenOCD配置文件示例

#

#配置JTAG适配器

adapter_khz1000

#

#配置目标设备

#

#使用JTAG接口连接目标设备

jtagnewtap:tap-irlen4-expected-id0x1ba01477

#

#设置目标设备的CPU

init

resethalt

#

#读取目标设备的寄存器

regpc

regsp

#

#写入目标设备的寄存器

regpc0#

#继续执行目标设备

resume

#

#保存目标设备的内存

dump_imagemem.bin00x1000

#

#退出OpenOCD

exit

在这个示例中，我们首先配置了JTAG适配器的时钟频率，然后使用JTAG接口连接目标设备，并设置了目标设备的CPU。接着，我们读取了目标设备的程序计数器（PC）和堆栈指针（SP）寄存器的值，然后写入了一个新的PC值。之后，我们继续执行目标设备，并保存了目标设备的内存到一个文件中。最后，我们退出了OpenOCD。

3.2解释

在这个示例中，我们使用了OpenOCD的配置文件来控制JTAG调试过程。配置文件中的每一行都代表了一个命令，这些命令可以用于控制JTAG适配器、连接目标设备、读写寄存器、控制目标设备的执行状态、保存内存等操作。例如，regpc命令用于读取目标设备的PC寄存器的值，而regpc0令则