JTAG基礎知識


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1.什么是JTAG:Joint Test Action Group

JTAG是一種IEEE標准用來解決板級問題,開發於上個世紀80年代。今天JTAG被用來燒錄、debug、探查端口。當然,最原始的使用是邊界測試。

邊界測試:

舉個例子你有兩個芯片,這兩個芯片之間連接了很多很多的線,怎么確保這些線之間的連接是OK的呢,用JTAG,它可以控制所有IC的引腳。這叫做芯片邊界測試。

2.JTAG引腳:

JTAG發展到現在已經有腳了,通常四個腳:TDI,TDO,TMS,TCK,當然還有個復位腳TRST。對於芯片上的JTAG的腳實際上是專用的。

TDI:測試數據輸入,數據通過TDI輸入JTAG口;

TDO:測試數據輸出,數據通過TDO從JTAG口輸出;

TMS:測試模式選擇,用來設置JTAG口處於某種特定的測試模式;

TCK:測試時鍾輸入;

TRST:測試復位;

更多的用法:

CPU和FPGA制造商允許JTAG用來端口debug;FPGA廠商允許通過JTAG配置FPGA,使用JTAG信號通入FPGA核。

3.JTAG怎么工作:

PC控制JTAG:用JTAG電纜連接PC的打印端口或者USB或者網口。最簡單的是連接打印端口。

TMS:在每個含有JTAG的芯片內部,會有個JTAG TAP控制器。TAP控制器是一個有16個狀態的狀態機,而TMS就是這玩意的控制信號。當TMS把各個芯片都連接在一起的時候,所有的芯片的TAP狀態跳轉是一致的。下面是TAP控制器的示意圖:

改變TMS的值,狀態就會發生跳轉。如果保持5個周期的高電平,就會跳回test-logic-rest,通常用來同步TAP控制器;

通常使用兩個最重要的狀態是Shift-DR和Shift-IR,兩者連接TDI和TDO使用。

IR:命令寄存器,你可以寫值到這個寄存器中通知JTAG干某件事。每個TAP只有一個IR寄存器而且長度是一定的。

DR:TAP可以有多個DR寄存器,與IR寄存器相似,每個IR值會選擇不同的DR寄存器。

4.JTAG鏈相關疑問:

計算JTAG鏈中的IC數目:

一個重要的應用是IR值是全一值,表示BYPASS命令,在BYPASS模式中,TAP控制器中的DR寄存器總是單bit的,從輸入TDI到輸出TDO,通常一個周期,啥也不干。

可用BYPASS模式計算IC數目。如果每個IC的TDI-TDO鏈的延遲是一個時鍾,我們可以發送一些數據並檢測它延遲了多久,那么久可以推算出JTAG鏈中的IC數目。

得到JTAG鏈中的器件ID:

大多數的JTAG IC都支持IDCODE命令。在IDCODE命令中,DR寄存器會裝載一個32bit的代表器件ID的值。不同於BYPASS指令,在IDCODE模式下IR的值沒有標准。不過每次TAP控制器跳轉到Test-Logic-Reset態,它會進入IDCODE模式,並裝載IDCODE到DR。

5.邊界掃描:

TAP控制器進入邊界掃描模式時,DR鏈可以遍歷每個IO塊或者讀或攔截每個引腳。

在FPGA上使用JTAG,你可以知曉每個引腳的狀態當FPGA在運行的時候。

可以使用JTAG命令SAMPLE,當然不同IC可能是不同的。


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