1 前言 这篇文章主要介绍ARM JTAG调试的基本原理。基本的内容包括了TAP (TEST ACCESS PORT) 和BOUNDARY-SCAN ARCHITECTURE的介绍，在此基础上，结合ARM7TDMI详细介绍了的JTAG调试原理。 这篇文章主要是总结了前段时间的一些心得体会，希望对想了解ARM JTAG调试的网友们有所帮助。我个人对ARM JTAG的理解还不是很透彻，在文章中，难免会有偏失和不准确的地方，希望精通JTAG调试原理的大侠们不要拍砖，有什么问题提出来，我一定尽力纠正。同时也欢迎对ARM JTAG调试感兴趣的朋友们一起交流学习。 2 IEEE Standard 1149.1 - Test Access Port and Boundary-Scan Architecture 既然是介绍JTAG调试，还是让我们从IEEE的JTAG调试标准开始吧。JTAG是JOINT TEST ACTION GROUP的简称。IEEE 1149.1标准就是由JTAG这个组织最初提出的，最终由IEEE批准并且标准化的。所以，这个IEEE 1149.1这个标准一般也俗称JTAG调试标准。 接下来的这一部分，主要简单的介绍了TAP (TEST ACCESS PORT) 和BOUNDARY-SCAN ARCHITECTURE的基本构架。虽然不是很全面，但对了解JTAG的基本原理来说，应该是差不离了。如果希望更全面深入的了解JTAG的工作原理，可以参考IEEE 1149.1标准。 2-1 边界扫描 在JTAG调试当中，边界扫描（Boundary-Scan）是一个很重要的概念。边界扫描技术的基本思想是在靠近芯片的输入输出管脚上增加一个移位寄存器单元。因为这些移位寄存器单元都分布在芯片的边界上（周围），所以被称为边界扫描寄存器（Boundary-Scan Register Cell）。当芯片处于调试状态的时候，这些边界扫描寄存器可以将芯片和外围的输入输出隔离开来。通过这些边界扫描寄存器单元，可以实现对芯片输入输出信号的观察和控制。对于芯片的输入管脚，可以通过与之相连的边界扫描寄存器单元把信号（数据）加载倒该管脚中去；对于芯片的输出管脚，也可以通过与之相连的边界扫描寄存器“捕获”（CAPTURE）该管脚上的输出信号。在正常的运行状态下，这些边界扫描寄存器对芯片来说是透明的，所以正常的运行不会受到任何影响。这样，边界扫描寄存器提供了一个便捷的方式用以观测和控制所需要调试的芯片。另外，芯片输入输出管脚上的边界扫描（移位）寄存器单元可以相互连接起来，在芯片的周围形成一个边界扫描链（Boundary-Scan Chain）。一般的芯片都会提供几条独立的边界扫描链，用来实现完整的测试功能。边界扫描链可以串行的输入和输出，通过相应的时钟信号和控制信号，就可以方便的观察和控制处在调试状态下的芯片。 利用边界扫描链可以实现对芯片的输入输出进行观察和控制。下一个问题是：如何来管理和使用这些边界扫描链？对边界扫描链的控制主要是通过TAP （Test Access Port）Controller来完成的。在下一个小节，我们一起来看看TAP是如何工作的。 2-2 TAP （TEST ACCESS PORT） 在上一节，我们已经简单介绍了边界扫描链，而且也了解了一般的芯片都会提供几条边界扫描链，用来实现完整的测试功能。下面，我将逐步介绍如何实现扫描链的控制和访问。 TWENTYONE TWENTYONECN@HOTMAIL.COM HTTP://TWENTYONE.BLOGCHINA.COM 1

OPEN-JTAG

在IEEE 1149.1标准里面，寄存器被分为两大类：数据寄存器(DR－Data Register)和指令寄存器(IR－Instruction Register)。边界扫描链属于数据寄存器中很重要的一种。边界扫描链用来实现对芯片的输入输出的观察和控制。而指令寄存器用来实现对数据寄存器的控制，例如：在芯片提供的所有边界扫描链中，选择一条指定的边界扫描链作为当前的目标扫描链，并作为访问对象。下面，让我们从TAP(Test Access Port)开始。 TAP是一个通用的端口，通过TAP可以访问芯片提供的所有数据寄存器（DR）和指令寄存器（IR）。对整个TAP的控制是通过TAP Controller来完成的。TAP总共包括5个信号接口TCK、TMS、TDI、TDO和TRST ：其中4个是输入信号接口和另外1个是输出信号接口。一般，我们见到的开发板上都有一个JTAG接口，该JTAG接口的主要信号接口就是这5个。下面，我先分别介绍这个5个接口信号及其作用。 􀂃 Test Clock Input (TCK) TCK为TAP的操作提供了一个独立的、基本的时钟信号，TAP的所有操作都是通过这个时钟信号来驱动的。TCK在IEEE 1149.1标准里是强制要求的。 􀂃 Test Mode Selection Input (TMS) TMS信号用来控制TAP状态机的转换。通过TMS信号，可以控制TAP在不同的状态间相互转换。TMS信号在TCK的上升沿有效。TMS在IEEE 1149.1标准里是强制要求的。 􀂃 Test Data Input (TDI) TDI是数据输入的接口。所有要输入到特定寄存器的数据都是通过TDI接口一位一位串行输入的（由TCK驱动）。TDI在IEEE 1149.1标准里是强制要求的。 􀂃 Test Data Output (TDO) TDO是数据输出的接口。所有要从特定的寄存器中输出的数据都是通过TDO接口一位一位串行输出的（由TCK驱动）。TDO在IEEE 1149.1标准里是强制要求的。 􀂃 Test Reset Input (TRST) TRST可以用来对TAP Controller进行复位（初始化）。不过这个信号接口在IEEE 1149.1标准里是可选的，并不是强制要求的。因为通过TMS也可以对TAP Controller进行复位（初始化）。 事实上，通过TAP接口，对数据寄存器（DR）进行访问的一般过程是： 􀂃 通过指令寄存器（IR），选定一个需要访问的数据寄存器； 􀂃 把选定的数据寄存器连接到TDI和TDO之间； 􀂃 由TCK驱动，通过TDI，把需要的数据输入到选定的数据寄存器当中去；同时把选定的数据寄存器中的数据通过TDO读出来。 接下来，让我们一起来了解一下TAP的状态机。TAP的状态机如图1所示，总共有16个状态。在图中，每个六边形表示一个状态，六边形中标有该状态的名称和标识代码。图中的箭头表示了TAP Controller内部所有可能的状态转换流程。状态的转换是由TMS控制的，所以在每个箭头上有标有tms = 0 或者 tms = 1。在TCK的驱动下，从当前状态到下一个状态的转换是由TMS信号决定。假设TAP Controller的当前状态为Select-DR-Scan，在TCK的驱动下，如果TMS ＝ 0，TAP Controller进入Capture-DR状态；如果TMS = 1，TAP Controller进入Select-IR-Scan状态......

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