嵌入式软件工程师-嵌入式系统调试与测试-JTAG调试_JTAG在现代集成电路测试中的应用.docxVIP

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JTAG调试基础

1JTAG接口的起源与发展

JTAG（JointTestActionGroup）接口最初是在1985年由一些主要的电子设备制造商共同制定的，旨在解决集成电路（IC）的测试问题。随着IC复杂度的增加，传统的测试方法变得越来越难以实施，因为IC内部的引脚数量庞大，且封装技术的发展使得引脚难以直接接触。JTAG接口通过提供一个标准化的测试访问端口（TAP），允许测试信号通过芯片的边界扫描寄存器进行传输，从而实现了对IC内部电路的非侵入式测试。

随着时间的推移，JTAG接口的应用范围逐渐扩大，不再局限于测试，还被用于芯片的编程、调试和故障诊断。现代的JTAG接口通常包括五个主要引脚：TCK（测试时钟）、TMS（测试模式选择）、TDI（测试数据输入）、TDO（测试数据输出）和TRST（测试复位）。通过这些引脚，可以实现对芯片内部状态的读取和修改，这对于现代集成电路的开发和维护至关重要。

2JTAG接口的组成与功能

JTAG接口的核心组件是边界扫描寄存器（BoundaryScanRegister），它由一系列的移位寄存器组成，每个移位寄存器对应芯片内部的一个引脚。当JTAG接口处于边界扫描模式时，可以通过TCK和TMS引脚控制数据在TDI和TDO引脚之间的传输，从而实现对芯片内部状态的检查和修改。

除了边界扫描寄存器，JTAG接口还包括指令寄存器（InstructionRegister），用于接收和执行各种测试指令。这些指令可以控制JTAG接口的工作模式，如边界扫描模式、测试访问端口模式等。此外，JTAG接口还可能包含状态寄存器（StateRegister），用于指示接口的当前状态。

2.1功能示例

假设我们有一个简单的JTAG接口，包含边界扫描寄存器和指令寄存器。下面是一个使用Python模拟JTAG接口数据传输的示例：

#JTAG接口模拟

classJTAGInterface:

def__init__(self):

self.boundary_scan_register=[0]*16#假设边界扫描寄存器有16位

self.instruction_register=[0]*4#假设指令寄存器有4位

defshift_data(self,data_in,num_bits):

通过TDI和TDO引脚进行数据移位

data_out=0

foriinrange(num_bits):

#将输入数据移入边界扫描寄存器

self.boundary_scan_register.append(data_in1)

self.boundary_scan_register.pop(0)

#从边界扫描寄存器移出数据

data_out=(data_out1)|self.boundary_scan_register[0]

data_in=1

returndata_out

defexecute_instruction(self,instruction):

执行JTAG指令

self.instruction_register=list(instruction)

#根据指令寄存器的内容执行相应的操作

#这里仅作示例，实际操作可能涉及复杂的电路控制

ifinstruction==0001:

#读取边界扫描寄存器的状态

returnself.boundary_scan_register

elifinstruction==0010:

#清空边界扫描寄存器

self.boundary_scan_register=[0]*16

returnNone

else:

returnNone

#使用示例

jtag=JTAGInterface()

#向边界扫描寄存器移入数据

data_in=0x5A

data_out=jtag.shift_data(data_in,16)

print(f移入数据：{data_in:04X}，移出数据：{data_out:04X})