嵌入式软件工程师-嵌入式系统调试与测试-JTAG调试_JTAG的IEEE1149.1标准介绍.docxVIP

PAGE1

PAGE1

JTAG调试简介

1JTAG调试的历史背景

JTAG（JointTestActionGroup）调试技术起源于1985年，由多个主要的电子设备制造商共同发起，旨在解决日益复杂的集成电路（IC）测试问题。随着IC设计的复杂度不断提高，传统的测试方法变得越来越难以实现，因为IC内部的信号引脚数量庞大，直接测试变得不切实际。为了解决这一问题，JTAG标准应运而生，它通过使用IC内部的测试访问端口（TAP）控制器，允许外部设备通过少量的引脚对IC内部进行测试和调试。

1990年，JTAG标准被IEEE（电气和电子工程师协会）采纳，成为IEEE1149.1标准，这一标准定义了用于边界扫描测试的集成电路的测试访问端口和边界扫描架构。边界扫描测试是一种通过访问IC边界上的输入和输出引脚，来检测IC内部电路是否正常的技术。这一标准的发布，极大地促进了集成电路的测试和调试技术的发展，使得在复杂的电路板上进行IC测试成为可能。

2JTAG调试的基本原理

JTAG调试的核心原理是利用边界扫描技术，通过TAP控制器对IC内部的寄存器进行访问和控制。TAP控制器是一个简单的状态机，它通过四个主要的信号引脚（TCK，TMS，TDI，TDO）与外部调试设备进行通信。TCK（测试时钟）用于同步数据的输入和输出，TMS（测试模式选择）用于控制TAP控制器的状态，TDI（测试数据输入）用于输入测试数据，TDO（测试数据输出）用于输出测试结果。

2.1TAP控制器状态机

TAP控制器的状态机有五个主要状态：测试逻辑复位（Test-Logic-Reset）、运行测试/空闲（Run-Test/Idle）、选择DR扫描（Select-DR-Scan）、捕获DR（Capture-DR）和移位DR（Shift-DR）。这些状态通过TMS信号的控制进行转换，TCK信号则用于同步数据的输入和输出。

2.2JTAG寄存器

JTAG调试中，有两种主要的寄存器：指令寄存器（IR）和数据寄存器（DR）。指令寄存器用于存储将要执行的JTAG指令，数据寄存器则用于存储测试数据和结果。通过TAP控制器，可以将指令和数据移入或移出这些寄存器，从而实现对IC内部的测试和调试。

2.3JTAG指令集

JTAG指令集定义了一系列可以执行的操作，包括但不限于：-Test-Logic-Reset：将TAP控制器复位到初始状态。-Select-DR-Scan：选择数据寄存器进行扫描。-Select-IR-Scan：选择指令寄存器进行扫描。-Capture-DR：从IC的输入引脚捕获数据到数据寄存器。-Shift-DR：通过TDI和TDO引脚移位数据寄存器中的数据。-Update-DR：将数据寄存器中的数据更新到IC的输出引脚。

2.4示例：使用Python进行JTAG调试

下面是一个使用Python进行JTAG调试的简单示例。在这个例子中，我们将使用一个假设的JTAG库来控制TAP控制器，执行基本的JTAG指令。

#导入JTAG库

importjtag_library

#初始化JTAG设备

jtag_device=jtag_library.JTAGDevice()

#复位TAP控制器

jtag_device.reset_tap_controller()

#选择数据寄存器进行扫描

jtag_device.select_dr_scan()

#捕获数据寄存器

jtag_device.capture_dr()

#移位数据寄存器中的数据

data_to_shift=[0,1,0,1,1,0,0,1]#假设我们要移位的数据

jtag_device.shift_dr(data_to_shift)

#更新数据寄存器到IC的输出引脚

jtag_device.update_dr()

#读取TDO引脚上的数据

read_data=jtag_device.read_tdo()

print(读取的数据：,read_data)

在这个例子中，我们首先初始化了一个JTAG设备，然后通过一系列的JTAG指令，实现了数据寄存器的移位和读取。需要注意的是，实际的JTAG库和设备可能会有更复杂的API和功能，但基本的原理和流程是相似的。

JTAG调试技术的引入，极大地简化了集成电路的测试和调试过程，使得在复杂的电路板上进行IC测试成为可能。通过使用边界扫描技术，可以访问和控制IC内部的寄存器，从而实现对IC内部电路的测试和调试。JTAG调试技术已经成为现代电子设备设计和制造中不可或缺的一部分。#IEEE1149.1标准概述

3IEEE1149.1标准的由来

IEEE1149.1标准，通常被称