ARM JTAG 调试原理.

### ARM JTAG 调试原理详解 #### 1. 前言 本文旨在深入探讨ARM JTAG调试的基本原理，特别关注于TAP (Test Access Port) 和边界扫描架构 (Boundary-Scan Architecture) 的核心概念。在此基础上，我们将详细阐述基于ARM7TDMI处理器的JTAG调试机制。本文不仅涵盖了基本原理，还将涉及实际应用中的关键细节，以帮助读者全面理解JTAG调试技术。 #### 2. IEEE Standard 1149.1 - Test Access Port and Boundary-Scan Architecture ##### 2.1 边界扫描 (Boundary-Scan) 边界扫描技术是JTAG调试中的一个重要组成部分，其核心思想在于在接近芯片输入输出引脚的位置增加一系列移位寄存器单元。这些移位寄存器单元通常分布在芯片的边缘，因此称为边界扫描寄存器 (Boundary-Scan Register Cell)。当芯片处于调试模式时，这些边界扫描寄存器可以有效地将芯片与外部电路隔离，从而允许开发者对芯片的输入输出信号进行观察和控制。 - **输入管脚**：通过与其相连的边界扫描寄存器单元，可以将数据加载到特定的输入管脚上。 - **输出管脚**：与之相连的边界扫描寄存器可以捕获输出管脚上的信号。 在正常工作状态下，边界扫描寄存器对芯片是透明的，因此不会影响其正常运行。边界扫描寄存器之间可以串联形成边界扫描链 (Boundary-Scan Chain)，通过时钟信号和控制信号即可实现串行输入和输出，从而方便地观测和控制处于调试状态下的芯片。 ##### 2.2 TAP (Test Access Port) TAP 控制器用于管理和控制边界扫描链。它是一个通用端口，通过它可以访问芯片的所有数据寄存器 (DR) 和指令寄存器 (IR)。数据寄存器 (DR) 包括边界扫描链等，用于实现对芯片输入输出的观察和控制；指令寄存器 (IR) 用于控制数据寄存器，例如选择特定的边界扫描链作为当前的操作对象。 TAP 包含以下五个信号接口： - **TCK (Test Clock Input)**：提供时钟信号，用于同步数据传输。 - **TMS (Test Mode Select)**：用于选择不同的操作模式。 - **TDI (Test Data Input)**：数据输入端口，用于向边界扫描链输入数据。 - **TDO (Test Data Output)**：数据输出端口，用于从边界扫描链输出数据。 - **TRST (Test Reset)**：用于复位TAP控制器。 #### 3. ARM7TDMI JTAG 调试原理 基于ARM7TDMI处理器的JTAG调试过程主要包括以下几个步骤： 1. **初始化TAP控制器**：首先通过设置TMS信号，将TAP控制器置于正确的初始状态。 2. **选择指令寄存器 (IR)**：通过TDI输入端口发送指令代码到IR，选择合适的指令。 3. **执行指令**：根据所选指令，执行相应的操作，如读取或写入数据寄存器。 4. **读取/写入数据寄存器 (DR)**：通过TDI和TDO端口读取或写入数据。 在ARM7TDMI处理器中，TAP控制器的状态机通常包含以下几种状态： - **Shift-DR**：在此模式下，可以使用TCK时钟脉冲通过TDI端口向数据寄存器中写入数据，并通过TDO端口从数据寄存器读取数据。 - **Update-DR**：在此模式下，更新数据寄存器中的值，并且使能输出数据。 - **Idle**：空闲状态，等待下一次操作指令。 #### 4. 总结 通过本文的介绍，我们可以了解到ARM JTAG调试的基本原理和技术细节。JTAG调试是现代微处理器设计中不可或缺的一部分，它不仅有助于芯片的测试和验证，还为故障诊断提供了有效的手段。通过对TAP控制器和边界扫描架构的理解，开发者可以更好地利用JTAG接口来进行芯片级调试，从而提高产品的可靠性和性能。