資料介紹
調試ARM,要遵循ARM的調試接口協議,JTAG就是其中的一種。當仿真時,IAR、KEIL、ADS等都有一個公共的調試接口,RDI就是其中的一種,那么我們如何完成RDI--》ARM調試協議(JTAG)的轉換呢?有以下兩種做法:
1.在電腦上寫一個服務程序,把IAR、KEIL和ADS中的RDI命令解析成相關的JTAG協議,然后通后一個物理轉換接口(注意,這個轉換只是電氣 物理層上的轉換,就像RS232那樣的作用)發送你的的目標板。H-JTAG就是這樣的。H-JTAG的硬件就僅是一個物理電平的轉換接口,所以很簡單。 而電腦中裝的h-JTAG軟件就是前面說到的服務程序,負責協議轉換的。
2.做一個板,用此板直接接收來自IAR、KEIL和ADS等軟件的調試命令,由此板做RDI-》JTAG協議的轉換。然后與目標板通信,這就是JLINK的工作原理。
由上可以看出H-JTAG由于是軟件作協議轉換的,所以速度較慢,但是硬件簡單。而第二種方法的JLINK一般帶一個強勁的CPU,作硬件協議轉換,把以硬件復雜,但速度快。
JTAG的基本原理
JTAG(JointTestActionGroup,聯合測試行動組)是一種國際標準測試協議(IEEE1149.1兼容)。標準的JTAG接口是4線——TMS、TCK、TDI、TDO,分別為模式選擇、時鐘、數據輸入和數據輸出線。
JTAG的主要功能有兩種,或者說JTAG主要有兩大類:
1)一類用于測試芯片的電氣特性,檢測芯片是否有問題;
2)另一類用于Debug,對各類芯片以及其外圍設備進行調試;一個含有JTAGDebug接口模塊的CPU,只要時鐘正常,就可以通過JTAG接口訪問CPU的內部寄存器、掛在CPU總線上的設備以及內置模塊的寄存器。本文主要介紹的是Debug功能。
JTAG原理分析
簡單地說,JTAG的工作原理可以歸結為:在器件內部定義一個TAP(TestAccessPort,測試訪問口),通過專用的JTAG測試工具對內部節點進行測試和調試。首先介紹一下邊界掃描和TAP的基本概念和內容。
邊界掃描
邊界掃描(Boundary-Scan)技術的基本思想是在靠近芯片的輸入/輸出引腳上增加一個移位寄存器單元,也就是邊界掃描寄存器(Boundary-ScanRegister)。
當芯片處于調試狀態時,邊界掃描寄存器可以將芯片和外圍的輸入/輸出隔離開來。通過邊界掃描寄存器單元,可以實現對芯片輸入/輸出信號的觀察和控制。對 于芯片的輸入引腳,可以通過與之相連的邊界掃描寄存器單元把信號(數據)加載到該引腳中去;對于芯片的輸出引腳,也可以通過與之相連的邊界掃描寄存器“捕 獲”該引腳上的輸出信號。在正常的運行狀態下,邊界掃描寄存器對芯片來說是透明的,所以正常的運行不會受到任何影響。這樣,邊界掃描寄存器提供了一種便捷 的方式用于觀測和控制所需調試的芯片。另外,芯片輸入/輸出引腳上的邊界掃描(移位)寄存器單元可以相互連接起來,在芯片的周圍形成一個邊界掃描鏈 (Boundary-ScanChain)。邊界掃描鏈可以串行地輸入和輸出,通過相應的時鐘信號和控制信號,就可以方便地觀察和控制處在調試狀態下的芯 片。
測試訪問口TAP
TAP(TestAccessPort)是一個通用的端口,通過TAP 可以訪問芯片提供的所有數據寄存器(DR)和指令寄存器(IR)。對整個TAP的控制是通過TAP控制器(TAPController)來完成的。下面先 分別介紹一下TAP的幾個接口信號及其作用。其中,前4個信號在IEEE1149.1標準里是強制要求的。
TCK:時鐘信號,為TAP的操作提供了一個獨立的、基本的時鐘信號。
TMS:模式選擇信號,用于控制TAP狀態機的轉換。
TDI:數據輸入信號。
TDO:數據輸出信號。
TRST:復位信號,可以用來對TAPController進行復位(初始化)。這個信號接口在IEEE1149.1標準里并不是強制要求的,因為通過TMS也可以對TAPController進行復位。
STCK:時鐘返回信號,在IEEE1149.1標準里非強制要求。
簡單地說,PC機對目標板的調試就是通過TAP接口完成對相關數據寄存器(DR)和指令寄存器(IR)的訪問。
系統上電后,TAPController首先進入Test-LogicReset狀態,然后依次進入Run-Test/Idle、Selcct-DR- Scan、Select-IR-Scan、Capture-IR、Shift-IR、Exitl-IR、Update-IR狀態,最后回到Run- Tcst/Idle狀態。在此過程中,狀態的轉移都是通過TCK信號進行驅動(上升沿),通過TMS信號對TAP的狀態進行選擇轉換的。其中,在 Capture-IR狀態下,一個特定的邏輯序列被加載到指令寄存器中;在Shift-IR狀態下,可以將一條特定的指令送到指令寄存器中;在 Update—IR狀態下,剛才輸入到指令寄存器中的指令將用來更新指令寄存器。最后,系統又回到Run—Test/Idle狀態,指令生效,完成對指令 寄存器的訪問。當系統又返回到Run—Test/Idle狀態后,根據前面指令寄存器的內容選定所需要的數據寄存器,開始執行對數據寄存器的工作。其基本 原理與指令寄存器的訪問完全相同,依次為seIect—DR—Scan、Capture—DR、Shift—D、Exitl一DR、Update—DR, 最后回到Run-Tcst/Idle狀態。通過TDl和TDO,就可以將新的數據加載到數據寄存器中。經過一個周期后,就可以捕獲數據寄存器中的數據,完 成對與數據寄存器的每個寄存器單元相連的芯片引腳的數據更新,也完成了對數據寄存器的訪問。
目前,市場上的JTAG接口有14引腳和20引腳兩種。其中,以20引腳為主流標準,但也有少數的目標板采用14引腳。經過簡單的信號轉換后,可以將它們通用。
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1.在電腦上寫一個服務程序,把IAR、KEIL和ADS中的RDI命令解析成相關的JTAG協議,然后通后一個物理轉換接口(注意,這個轉換只是電氣 物理層上的轉換,就像RS232那樣的作用)發送你的的目標板。H-JTAG就是這樣的。H-JTAG的硬件就僅是一個物理電平的轉換接口,所以很簡單。 而電腦中裝的h-JTAG軟件就是前面說到的服務程序,負責協議轉換的。
2.做一個板,用此板直接接收來自IAR、KEIL和ADS等軟件的調試命令,由此板做RDI-》JTAG協議的轉換。然后與目標板通信,這就是JLINK的工作原理。
由上可以看出H-JTAG由于是軟件作協議轉換的,所以速度較慢,但是硬件簡單。而第二種方法的JLINK一般帶一個強勁的CPU,作硬件協議轉換,把以硬件復雜,但速度快。
JTAG的基本原理
JTAG(JointTestActionGroup,聯合測試行動組)是一種國際標準測試協議(IEEE1149.1兼容)。標準的JTAG接口是4線——TMS、TCK、TDI、TDO,分別為模式選擇、時鐘、數據輸入和數據輸出線。
JTAG的主要功能有兩種,或者說JTAG主要有兩大類:
1)一類用于測試芯片的電氣特性,檢測芯片是否有問題;
2)另一類用于Debug,對各類芯片以及其外圍設備進行調試;一個含有JTAGDebug接口模塊的CPU,只要時鐘正常,就可以通過JTAG接口訪問CPU的內部寄存器、掛在CPU總線上的設備以及內置模塊的寄存器。本文主要介紹的是Debug功能。
JTAG原理分析
簡單地說,JTAG的工作原理可以歸結為:在器件內部定義一個TAP(TestAccessPort,測試訪問口),通過專用的JTAG測試工具對內部節點進行測試和調試。首先介紹一下邊界掃描和TAP的基本概念和內容。
邊界掃描
邊界掃描(Boundary-Scan)技術的基本思想是在靠近芯片的輸入/輸出引腳上增加一個移位寄存器單元,也就是邊界掃描寄存器(Boundary-ScanRegister)。
當芯片處于調試狀態時,邊界掃描寄存器可以將芯片和外圍的輸入/輸出隔離開來。通過邊界掃描寄存器單元,可以實現對芯片輸入/輸出信號的觀察和控制。對 于芯片的輸入引腳,可以通過與之相連的邊界掃描寄存器單元把信號(數據)加載到該引腳中去;對于芯片的輸出引腳,也可以通過與之相連的邊界掃描寄存器“捕 獲”該引腳上的輸出信號。在正常的運行狀態下,邊界掃描寄存器對芯片來說是透明的,所以正常的運行不會受到任何影響。這樣,邊界掃描寄存器提供了一種便捷 的方式用于觀測和控制所需調試的芯片。另外,芯片輸入/輸出引腳上的邊界掃描(移位)寄存器單元可以相互連接起來,在芯片的周圍形成一個邊界掃描鏈 (Boundary-ScanChain)。邊界掃描鏈可以串行地輸入和輸出,通過相應的時鐘信號和控制信號,就可以方便地觀察和控制處在調試狀態下的芯 片。
測試訪問口TAP
TAP(TestAccessPort)是一個通用的端口,通過TAP 可以訪問芯片提供的所有數據寄存器(DR)和指令寄存器(IR)。對整個TAP的控制是通過TAP控制器(TAPController)來完成的。下面先 分別介紹一下TAP的幾個接口信號及其作用。其中,前4個信號在IEEE1149.1標準里是強制要求的。
TCK:時鐘信號,為TAP的操作提供了一個獨立的、基本的時鐘信號。
TMS:模式選擇信號,用于控制TAP狀態機的轉換。
TDI:數據輸入信號。
TDO:數據輸出信號。
TRST:復位信號,可以用來對TAPController進行復位(初始化)。這個信號接口在IEEE1149.1標準里并不是強制要求的,因為通過TMS也可以對TAPController進行復位。
STCK:時鐘返回信號,在IEEE1149.1標準里非強制要求。
簡單地說,PC機對目標板的調試就是通過TAP接口完成對相關數據寄存器(DR)和指令寄存器(IR)的訪問。
系統上電后,TAPController首先進入Test-LogicReset狀態,然后依次進入Run-Test/Idle、Selcct-DR- Scan、Select-IR-Scan、Capture-IR、Shift-IR、Exitl-IR、Update-IR狀態,最后回到Run- Tcst/Idle狀態。在此過程中,狀態的轉移都是通過TCK信號進行驅動(上升沿),通過TMS信號對TAP的狀態進行選擇轉換的。其中,在 Capture-IR狀態下,一個特定的邏輯序列被加載到指令寄存器中;在Shift-IR狀態下,可以將一條特定的指令送到指令寄存器中;在 Update—IR狀態下,剛才輸入到指令寄存器中的指令將用來更新指令寄存器。最后,系統又回到Run—Test/Idle狀態,指令生效,完成對指令 寄存器的訪問。當系統又返回到Run—Test/Idle狀態后,根據前面指令寄存器的內容選定所需要的數據寄存器,開始執行對數據寄存器的工作。其基本 原理與指令寄存器的訪問完全相同,依次為seIect—DR—Scan、Capture—DR、Shift—D、Exitl一DR、Update—DR, 最后回到Run-Tcst/Idle狀態。通過TDl和TDO,就可以將新的數據加載到數據寄存器中。經過一個周期后,就可以捕獲數據寄存器中的數據,完 成對與數據寄存器的每個寄存器單元相連的芯片引腳的數據更新,也完成了對數據寄存器的訪問。
目前,市場上的JTAG接口有14引腳和20引腳兩種。其中,以20引腳為主流標準,但也有少數的目標板采用14引腳。經過簡單的信號轉換后,可以將它們通用。
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