JTAG原理详解

JTAG原理详解

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嵌入式系统的标准接口。它主要用于边界扫描测试、程序下载、调试和配置等任务。JTAG接口通过一个带控制通路的串行通信协议实现这些功能。

JTAG的用途

1. 边界扫描测试：通过检查芯片引脚之间的连接，检测硬件故障。
2. 程序下载、调试和配置：通过访问内部寄存器，实现对设备的编程和调试。
3. 串行通信协议：JTAG可以被视为一个带控制通路的串行通信协议，用于设备的测试和调试。

JTAG的结构

总体结构

JTAG接口由以下信号组成：

1. TCK（测试时钟）：时钟信号，控制数据的传输速度。
2. TMS（测试模式选择）：控制状态机的状态转换。
3. TDI（测试数据输入）：数据输入端口。
4. TDO（测试数据输出）：数据输出端口。

各个模块的TDO和TDI依次首尾相接，形成一个串行链路。最后的TDO连接回上位机的TDO，上位机的TDI连接到第一个模块的TDI。

内部结构

对于某个芯片，其内部结构如下图所示。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。时钟信号和控制信号（TCK和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、TDO的解释和行为定义会发生变化，从而实现监测、下载程序、调试等不同功能。

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。同样地，当TAP处于Shift-DR模式时，可以向DR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响应的动作。例如，当IR=0b1001时，可以将芯片内部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经过一个时钟周期到TDO。需要注意的是，不同芯片内部的IR寄存器位数可能不同。

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寄存器自动装入该器件对应的ID，这是一个32位的值。这一状态的控制权比IR寄存器大。

参考资料

1. https://www.fpga4fun.com/JTAG2.html
2. https://www.xjtag.com/about-jtag/what-is-jtag/