嵌入式软件工程师-嵌入式系统调试与测试-JTAG调试_JTAG安全与限制.docxVIP

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JTAG调试基础

1JTAG接口与引脚功能

JTAG（JointTestActionGroup）接口是一种国际标准测试协议，主要用于芯片的测试和调试。它通过一组特定的引脚来实现对芯片内部电路的测试和访问，这些引脚包括：

TCK（TestClock）：测试时钟输入，用于同步JTAG指令和数据的传输。

TMS（TestModeSelect）：测试模式选择输入，用于控制状态机的模式切换。

TDI（TestDataInput）：测试数据输入，用于向芯片内部发送测试或调试数据。

TDO（TestDataOutput）：测试数据输出，用于从芯片内部读取测试或调试数据。

TRST（TestReset）：测试复位输入，用于复位芯片，不是所有芯片都支持此引脚。

通过这些引脚，JTAG可以实现对芯片内部的扫描链（ScanChain）进行控制，从而进行边界扫描测试（BoundaryScanTesting），检查芯片的焊接质量和电路连接情况。此外，JTAG还可以用于芯片的编程、调试和故障诊断。

2JTAG协议详解

JTAG协议的核心是状态机（StateMachine）和指令集（InstructionSet）。状态机控制JTAG操作的流程，而指令集则定义了可以执行的具体操作。

2.1状态机

JTAG状态机有以下几种状态：

测试逻辑复位（Test-Logic-Reset）：初始状态，所有引脚处于高阻态。

运行测试/空闲（Run-Test/Idle）：在此状态下，可以进行数据的输入和输出。

选择DR扫描（Select-DR-Scan）：选择数据寄存器（DataRegister）进行操作。

捕获DR（Capture-DR）：将TDI的数据捕获到数据寄存器中。

移位DR（Shift-DR）：在数据寄存器中进行数据的移位操作。

退出1DR（Exit1-DR）：从移位状态退出到捕获状态的过渡状态。

暂停DR（Pause-DR）：暂停数据寄存器的操作。

退出2DR（Exit2-DR）：从暂停状态退出到运行测试/空闲状态的过渡状态。

选择IR扫描（Select-IR-Scan）：选择指令寄存器（InstructionRegister）进行操作。

捕获IR（Capture-IR）：将TDI的数据捕获到指令寄存器中。

移位IR（Shift-IR）：在指令寄存器中进行数据的移位操作。

退出1IR（Exit1-IR）：从移位状态退出到捕获状态的过渡状态。

暂停IR（Pause-IR）：暂停指令寄存器的操作。

退出2IR（Exit2-IR）：从暂停状态退出到运行测试/空闲状态的过渡状态。

2.2指令集

JTAG指令集包括：

测试数据输入（TestDataInput）：将数据输入到数据寄存器中。

测试数据输出（TestDataOutput）：从数据寄存器中输出数据。

测试数据输入/输出（TestDataInput/Output）：同时进行数据的输入和输出。

测试指令输入（TestInstructionInput）：将指令输入到指令寄存器中。

测试指令执行（TestInstructionExecute）：执行指令寄存器中的指令。

2.3示例：使用Python进行JTAG操作

#导入JTAG库

importpyjtag

#初始化JTAG链

jtag_chain=pyjtag.JTAGChain()

#添加设备到JTAG链

jtag_chain.add_device(pyjtag.XilinxFPGA())

#设置JTAG链的引脚

jtag_chain.set_tck(1000000)#设置时钟频率为1MHz

jtag_chain.set_tms(0)#设置TMS为0，进入运行测试/空闲状态

jtag_chain.set_trst(1)#设置TRST为1，进行复位

#执行JTAG操作

jtag_chain.shift_tdi([0x01,0x02,0x03,0x04])#向数据寄存器中输入数据

jtag_chain.capture_dr()#捕获数据寄存器中的数据

output_data=jtag_chain.shift_tdo(4)#从数据寄存器中读取数据，读取4位

#输出结果

print(读取的数据：,output_data)

在上述示例中，我们使用了Python的pyjtag库来实现JTAG操作。首先，我们初始化了一个JTAG链，并添加了一个XilinxFPGA设备。然后，我们设置了JTAG链的引