JTAG原理详解：硬件测试与调试的通用接口标准

JTAG原理详解：硬件测试与调试的通用接口标准

引用

CSDN

1.

https://blog.csdn.net/qq_33854057/article/details/136644752

JTAG（Joint Test Action Group）是一种用于测试和调试硬件设备的接口标准，广泛应用于各种电子设备的生产、测试和维护过程中。本文将详细介绍JTAG的原理、结构和具体应用。

JTAG的用途

JTAG的主要用途包括：

1. 边界扫描测试：通过扫描芯片的边界来检测电路板的连通性和故障。
2. 程序下载、调试和配置：通过访问内部寄存器来实现对设备的编程和调试。
3. 串行通信协议：可以认为JTAG是一个带控制通路的串行通信协议，用于实现设备的远程控制和监控。

JTAG的结构

总体结构

JTAG的总体结构主要包括以下几个部分：

1. 时钟信号（TCK）和模式选择信号（TMS）：这些信号并联到所有模块上，用于控制JTAG的状态机。
2. 数据输入（TDI）和数据输出（TDO）：各个模块的TDO和TDI依次首尾相接，形成一个串行数据链路。
3. 上位机接口：最后的TDO连接到上位机的TDO端口，上位机的TDI连接到第一个模块的TDI端口。

内部结构

对于一个具体的芯片，其内部的JTAG结构通常如下图所示：

芯片内部需要检查连通性或提供可观测性的寄存器通过相同的TDI->{TDO->TDI}->TDO方式串接起来。时钟信号（TCK）和控制信号（TMS）被接入到TAP逻辑块中。

TAP控制器

TAP控制器维护了一个状态机，这个状态机的状态变化仅受TMS控制。状态改变后，对TDI和TDO的解释和行为定义会发生变化，从而实现不同的功能，如监测、程序下载和调试等。

当TAP处于Shift-IR模式时，可以通过TDI每次写入一位到IR寄存器，IR寄存器会自动移动一位。通过这种方式，可以向IR寄存器写入任何想要的值。同样地，当TAP处于Shift-DR模式时，可以向D(E)R寄存器写入任何想要的值。

指令寄存器（IR）

IR寄存器中的值被解释为调试指令，芯片内部根据这些指令完成相应的动作。例如，当IR=0b1001时，可以将芯片内部的某个寄存器的值输出；当IR=0b1011时，可以将芯片挂起。

协议特别规定，如果IR寄存器的每个位都是1，则表示BYPASS指令，此时TDI经过一个周期到达TDO。需要注意的是，不同芯片内部的IR寄存器的位数可能不同。

数据寄存器（DR）

DR寄存器可以理解为IR指令操作的数据。需要注意的是，DR寄存器有很多，每个IR指令可以对应不同的DR。一个特殊的DR动作是，当TAP进入Test-Logic-Reset状态时，DR寄存器会自动装入该器件对应的ID，这个ID是一个32位的值。这一状态的控制权比IR寄存器的控制权更大。

参考资料

1. JTAG原理详解
2. 什么是JTAG？