JTAG的基础知识

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JTAG的基础知识

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https://m.elecfans.com/article/6347310.html

JTAG（Joint Test Action Group）是一种IEEE标准，主要用于板级问题的测试和调试。它最早开发于上世纪80年代，经过不断发展，现在被广泛应用于芯片烧录、调试、端口探查等多个领域。本文将详细介绍JTAG的基础知识，包括其引脚功能、工作原理以及相关应用。

什么是JTAG

JTAG（Joint Test Action Group）是一种IEEE标准，主要用于解决板级问题。它最早开发于上世纪80年代，经过不断发展，现在被广泛应用于芯片烧录、调试、端口探查等多个领域。最原始的使用是边界测试。

边界测试

边界测试是JTAG最原始的应用场景。例如，当两个芯片之间连接了很多线时，如何确保这些线之间的连接是正确的？JTAG可以通过控制所有IC的引脚来实现这一目标，这被称为芯片边界测试。

JTAG引脚

JTAG发展到现在已经有多个引脚，通常包括四个主要引脚：TDI、TDO、TMS、TCK，以及一个复位引脚TRST。对于芯片上的JTAG引脚，它们通常是专用的。

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）：用来设置JTAG口处于某种特定的测试模式；
TCK（测试时钟输入）：提供测试时钟信号；
TRST（测试复位）：用于测试复位。

此外，JTAG还有更多高级应用，例如CPU和FPGA制造商允许通过JTAG进行端口调试，FPGA厂商允许通过JTAG配置FPGA，使用JTAG信号通入FPGA核。

JTAG的工作原理

PC可以通过JTAG电缆连接到打印端口、USB或网口来控制JTAG。最简单的是连接打印端口。

TAP控制器

在每个含有JTAG的芯片内部，都有一个JTAG TAP控制器。TAP控制器是一个有16个状态的状态机，而TMS就是这玩意的控制信号。当TMS把各个芯片都连接在一起的时候，所有的芯片的TAP状态跳转是一致的。下面是TAP控制器的示意图：

改变TMS的值，状态就会发生跳转。如果保持5个周期的高电平，就会跳回test-logic-rest，通常用来同步TAP控制器；

通常使用两个最重要的状态是Shift-DR和Shift-IR，两者连接TDI和TDO使用。

IR（命令寄存器）：你可以写值到这个寄存器中通知JTAG干某件事。每个TAP只有一个IR寄存器而且长度是一定的。
DR（数据寄存器）：TAP可以有多个DR寄存器，与IR寄存器相似，每个IR值会选择不同的DR寄存器。

JTAG链相关疑问

计算JTAG链中的IC数目

一个重要的应用是IR值是全一值，表示BYPASS命令，在BYPASS模式中，TAP控制器中的DR寄存器总是单bit的，从输入TDI到输出TDO，通常一个周期，啥也不干。可用BYPASS模式计算IC数目。如果每个IC的TDI-TDO链的延迟是一个时钟，我们可以发送一些数据并检测它延迟了多久，那么久可以推算出JTAG链中的IC数目。