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JTAG及JTAG接口简介

JTAG及JTAG接口简介

转自:http://www.rfeda.cn/dp-bbsthread-23929.html

1、JTAG(Joint Test Action Group;联合测试行动小组)是一种国际标准测试协议(IEEE 1149.1兼容),主要用于芯片内部测试。
现在多数的高级器件都支持JTAG协议,如DSP、FPGA器件等。标准的JTAG接口是4线:TMS、TCK、TDI、TDO,分别为模式选择、时钟、数据输入和数据输出线。  
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测试工具对进行内部节点进行测试。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。现在,JTAG接口还常用于实现ISP(In-System Programmable;在线编程),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现再装到板上因此而改变,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PSD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。
2、JTAG芯片的边界扫描寄存器
JTAG标准定义了一个串行的移位寄存器。寄存器的每一个单元分配给IC芯片的相应引脚,每一个独立的单元称为BSC(Boundary-Scan Cell)边界扫描单元。这个串联的BSC在IC内部构成JTAG回路,所有的BSR(Boundary-Scan Register)边界扫描寄存器通过JTAG测试激活,平时这些引脚保持正常的IC功能。
3、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。
4、通过使用TAP状态机的指令实行对Flash的操作
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轩于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。
5、软件编程
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。
6、电路设计和编程中的注意事项
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。

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