【ARM】JTAG接口介绍

1、 文档目标

对 JTAG 接口有更多的认识,在遇到关于 JTAG 接口问题时有一些排查的思路。

2、 问题场景

在使用调试器过程时,免不了要接触到 JTAG 接口,当出现连接不上时,就不知道从哪来进行排查。

3、软硬件环境

1 软件版本:不涉及

2 电脑环境:不涉及

4、JTAG 接口介绍

1.JTAG 接口定义

JTAG(Joint Test Action Group,联合测试工作组),是一种国际标准测试协议,用于芯片内部测试。

标准的JTAG接口是4线:TMS模式选择、TCK时钟、TDI数据输入、TDO数据输出。

也包括一些测试复位,电源,地等

2.JTAG 接口的 10PIN 20PIN 14PIN

3.JTAG 接口作用

JTAG 接口的主要作用有三个,

  1. 下载,即把程序下载到芯片的 flash 里或者外部存储器里。

  2. 调试,实时调试程序的运行,控制程序全速执行,单步,断点等

  3. 边界扫描,获取芯片内部的信号逻辑状态及芯片引脚的状态

4.JTAG 接口复用

在某些芯片上 JTAG 口和其他 GPIO 是复用的,就是在最开始烧写程序,之后就可以在程序运行的时候占用这个管脚,通常不会这么做,只有考虑成本用更少的芯片引脚时才这样做。

需要在烧写程序的时候保证芯片在复位状态下,然后才能正确识别 JTAG。

5.JTAG 接口问题与排查

1) 在使用 JTAG 调试时,首先要排查的是硬件的连接和供电问题。

例如找不到目标板:

0101FAQ20230816-MDK-J-LINK找不到目标板

2) 另外还有一种是对于实物接口的线序不清楚,

图 1

如图 1 ,通常这种排线,红线为 1 脚,同时在座上可以看到一个倒三角标记,也表示是 1 脚。

图 2

如图 2 ,通常这种 排座,也可以看到一个倒三角标记,表示是 1 脚。

确定了 1 脚位置之后,再排查接口的线序是不是正确。

3)再有就是关于接口的上下拉问题。

图 3

通常是不需要对 JTAG 口进行上拉或下拉的,某些仿真器为了保证初始状态的确定性会有一些要求,一般参考图 3

  1. 其他调试接口

    1. SWD

串行调试(Serial Wire Debug),需要4个SWDIO和SWCLK 及电源和地(或者5个,增加 SWO)引脚。

SWDIO(Serial Wire Debug Input/Output)是SWD接口中最重要的线之一。它既是数据线,也是控制线。在调试过程中,SWDIO用于传输调试信息和数据,同时还负责传输控制信号。

SWCLK(Serial Wire Debug Clock)是SWD接口中的时钟线,用于同步SWDIO线上的数据传输。

SWO(Serial Wire Output)是SWD接口中的输出线,用于将处理器内部的跟踪信息输出到外部调试器。

  1. Cortex Debug+ETM

ETM指令跟踪。(TRACEDATA[0..3])上输出数据,(TRACECLK)用于跟踪时钟。

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### Xilinx JTAG接口定义及引脚说明 Xilinx FPGA 的 JTAG 接口是一种广泛使用的调试和编程接口,其主要功能是实现对 FPGA 配置存储器的访问以及支持片上调试工具的功能。以下是关于 Xilinx JTAG 接口的具体定义及其引脚说明: #### 1. 基本概念 JTAG 是一种行业标准接口,用于测试集成电路并提供边界扫描能力。它也常被用来下载配置比特流到可编程逻辑设备 (PLD),如 FPGAs 和 CPLDs。对于 Xilinx 设备,JTAG 支持多种操作模式,包括但不限于配置加载、在线重构和调试。 在实际应用中,通常会使用四根信号线来完成基本的 JTAG 功能[^2]。这些信号分别是 TMS(Test Mode Select)、TCK(Test Clock)、TDI(Test Data In)和 TDO(Test Data Out)。除此之外,在某些复杂场景下可能还需要额外考虑其他辅助信号的作用[^4]。 #### 2. 引脚定义 针对 Xilinx FPGA 中的标准 JTAG 连接方式,具体各条线路的功能描述如下: - **TMS**: 测试模式选择(TMS)决定了当前处于哪个状态机的状态转移过程中; - **TCK**: 提供同步时序脉冲给整个链路上的所有目标器件; - **TDI**: 数据输入端子负责向下游传递指令或者数据位序列; - **TDO**: 输出来自上游节点的数据至下一个接收单元直至最终主机读取为止。 除了上述四个核心组成部分之外,还有两个重要的电源管理相关触点需要特别注意: - **VCC**: 正常工作电压供应源接入点之一。 - **GND**: 地平面连接位置确保电路稳定运行的基础条件满足。 当涉及到具体的物理连线布置时,则可以按照以下指导原则来进行实物搭建:“将JTAG的1(VCC)、7(JTMS/TMS)、9(JTCK/TCK)、20(GND)”分别对应于个人开发环境下的相应标签名称处加以固定绑定即可形成初步可用版本[^1]。 #### 3. 应用实例 为了进一步理解如何利用该技术框架执行特定任务比如重新装载新的固件映像文件进入目标硬件平台内部存储区域当中去的话, 可参照文档资料里提到过的方法论即采用外部加载手段配合 Slave Select Map 类型接口共同协作达成目的效果.[^3] ```python # 示例 Python 脚本展示简单交互过程模拟 def jtag_programming(tms_values, tck_pulses, data_in): """Simulates basic JTAG programming sequence.""" result = [] for i in range(len(tck_pulses)): if tms_values[i]: # Process state transition based on TMS value pass current_data_bit = data_in >> (len(data_in)-i-1) & 1 result.append(current_data_bit) return result ``` 以上代码片段仅作为理论模型构建参考用途,并未完全体现真实世界中的全部细节考量因素。 ---
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