ARM菜鳥：JLINK與JTAG的區(qū)別

調(diào)試ARM，要遵循ARM的調(diào)試接口協(xié)議,JTAG就是其中的一種。當(dāng)仿真時(shí)，IAR、KEIL、ADS等都有一個(gè)公共的調(diào)試接口,RDI就是其中的一種，那么我們?nèi)绾瓮瓿蒖DI-->ARM調(diào)試協(xié)議(JTAG)的轉(zhuǎn)換呢?有以下兩種做法：

1.在電腦上寫一個(gè)服務(wù)程序，把IAR、KEIL和ADS中的RDI命令解析成相關(guān)的JTAG協(xié)議，然后通后一個(gè)物理轉(zhuǎn)換接口(注意，這個(gè)轉(zhuǎn)換只是電氣 物理層上的轉(zhuǎn)換，就像RS232那樣的作用)發(fā)送你的的目標(biāo)板。H-JTAG就是這樣的。H-JTAG的硬件就僅是一個(gè)物理電平的轉(zhuǎn)換接口，所以很簡(jiǎn)單。 而電腦中裝的h-JTAG軟件就是前面說(shuō)到的服務(wù)程序，負(fù)責(zé)協(xié)議轉(zhuǎn)換的。

2.做一個(gè)板，用此板直接接收來(lái)自IAR、KEIL和ADS等軟件的調(diào)試命令，由此板做RDI->JTAG協(xié)議的轉(zhuǎn)換。然后與目標(biāo)板通信，這就是JLINK的工作原理。

由上可以看出H-JTAG由于是軟件作協(xié)議轉(zhuǎn)換的，所以速度較慢，但是硬件簡(jiǎn)單。而第二種方法的JLINK一般帶一個(gè)強(qiáng)勁的CPU，作硬件協(xié)議轉(zhuǎn)換，把以硬件復(fù)雜，但速度快。

JTAG的基本原理

JTAG(JointTestActionGroup，聯(lián)合測(cè)試行動(dòng)組)是一種國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試協(xié)議(IEEE1149.1兼容)。標(biāo)準(zhǔn)的JTAG接口是4線——TMS、TCK、TDI、TDO，分別為模式選擇、時(shí)鐘、數(shù)據(jù)輸入和數(shù)據(jù)輸出線。

JTAG的主要功能有兩種，或者說(shuō)JTAG主要有兩大類：

1)一類用于測(cè)試芯片的電氣特性，檢測(cè)芯片是否有問題;

2)另一類用于Debug，對(duì)各類芯片以及其外圍設(shè)備進(jìn)行調(diào)試;一個(gè)含有JTAGDebug接口模塊的CPU，只要時(shí)鐘正常，就可以通過JTAG接口訪問CPU的內(nèi)部寄存器、掛在CPU總線上的設(shè)備以及內(nèi)置模塊的寄存器。本文主要介紹的是Debug功能。

JTAG原理分析

簡(jiǎn)單地說(shuō)，JTAG的工作原理可以歸結(jié)為：在器件內(nèi)部定義一個(gè)TAP(TestAccessPort，測(cè)試訪問口)，通過專用的JTAG測(cè)試工具對(duì)內(nèi)部節(jié)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)試和調(diào)試。首先介紹一下邊界掃描和TAP的基本概念和內(nèi)容。

邊界掃描

邊界掃描(Boundary-Scan)技術(shù)的基本思想是在靠近芯片的輸入/輸出引腳上增加一個(gè)移位寄存器單元，也就是邊界掃描寄存器(Boundary-ScanRegister)。

當(dāng)芯片處于調(diào)試狀態(tài)時(shí)，邊界掃描寄存器可以將芯片和外圍的輸入/輸出隔離開來(lái)。通過邊界掃描寄存器單元，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)芯片輸入/輸出信號(hào)的觀察和控制。對(duì) 于芯片的輸入引腳，可以通過與之相連的邊界掃描寄存器單元把信號(hào)(數(shù)據(jù))加載到該引腳中去;對(duì)于芯片的輸出引腳，也可以通過與之相連的邊界掃描寄存器“捕 獲”該引腳上的輸出信號(hào)。在正常的運(yùn)行狀態(tài)下，邊界掃描寄存器對(duì)芯片來(lái)說(shuō)是透明的，所以正常的運(yùn)行不會(huì)受到任何影響。這樣，邊界掃描寄存器提供了一種便捷 的方式用于觀測(cè)和控制所需調(diào)試的芯片。另外，芯片輸入/輸出引腳上的邊界掃描(移位)寄存器單元可以相互連接起來(lái)，在芯片的周圍形成一個(gè)邊界掃描鏈 (Boundary-ScanChain)。邊界掃描鏈可以串行地輸入和輸出，通過相應(yīng)的時(shí)鐘信號(hào)和控制信號(hào)，就可以方便地觀察和控制處在調(diào)試狀態(tài)下的芯 片。

測(cè)試訪問口TAP

TAP(TestAccessPort)是一個(gè)通用的端口，通過TAP 可以訪問芯片提供的所有數(shù)據(jù)寄存器(DR)和指令寄存器(IR)。對(duì)整個(gè)TAP的控制是通過TAP控制器(TAPController)來(lái)完成的。下面先 分別介紹一下TAP的幾個(gè)接口信號(hào)及其作用。其中，前4個(gè)信號(hào)在IEEE1149.1標(biāo)準(zhǔn)里是強(qiáng)制要求的。

TCK：時(shí)鐘信號(hào)，為TAP的操作提供了一個(gè)獨(dú)立的、基本的時(shí)鐘信號(hào)。

TMS：模式選擇信號(hào)，用于控制TAP狀態(tài)機(jī)的轉(zhuǎn)換。

TDI：數(shù)據(jù)輸入信號(hào)。

TDO：數(shù)據(jù)輸出信號(hào)。

TRST：復(fù)位信號(hào)，可以用來(lái)對(duì)TAPController進(jìn)行復(fù)位(初始化)。這個(gè)信號(hào)接口在IEEE1149.1標(biāo)準(zhǔn)里并不是強(qiáng)制要求的，因?yàn)橥ㄟ^TMS也可以對(duì)TAPController進(jìn)行復(fù)位。

STCK：時(shí)鐘返回信號(hào)，在IEEE1149.1標(biāo)準(zhǔn)里非強(qiáng)制要求。

簡(jiǎn)單地說(shuō)，PC機(jī)對(duì)目標(biāo)板的調(diào)試就是通過TAP接口完成對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)寄存器(DR)和指令寄存器(IR)的訪問。

系統(tǒng)上電后，TAPController首先進(jìn)入Test-LogicReset狀態(tài)，然后依次進(jìn)入Run-Test/Idle、Selcct-DR- Scan、Select-IR-Scan、Capture-IR、Shift-IR、Exitl-IR、Update-IR狀態(tài)，最后回到Run- Tcst/Idle狀態(tài)。在此過程中，狀態(tài)的轉(zhuǎn)移都是通過TCK信號(hào)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)(上升沿)，通過TMS信號(hào)對(duì)TAP的狀態(tài)進(jìn)行選擇轉(zhuǎn)換的。其中，在 Capture-IR狀態(tài)下，一個(gè)特定的邏輯序列被加載到指令寄存器中;在Shift-IR狀態(tài)下，可以將一條特定的指令送到指令寄存器中;在 Update—IR狀態(tài)下，剛才輸入到指令寄存器中的指令將用來(lái)更新指令寄存器。最后，系統(tǒng)又回到Run—Test/Idle狀態(tài)，指令生效，完成對(duì)指令 寄存器的訪問。當(dāng)系統(tǒng)又返回到Run—Test/Idle狀態(tài)后，根據(jù)前面指令寄存器的內(nèi)容選定所需要的數(shù)據(jù)寄存器，開始執(zhí)行對(duì)數(shù)據(jù)寄存器的工作。其基本 原理與指令寄存器的訪問完全相同，依次為seIect—DR—Scan、Capture—DR、Shift—D、Exitl一DR、Update—DR， 最后回到Run-Tcst/Idle狀態(tài)。通過TDl和TDO，就可以將新的數(shù)據(jù)加載到數(shù)據(jù)寄存器中。經(jīng)過一個(gè)周期后，就可以捕獲數(shù)據(jù)寄存器中的數(shù)據(jù)，完 成對(duì)與數(shù)據(jù)寄存器的每個(gè)寄存器單元相連的芯片引腳的數(shù)據(jù)更新，也完成了對(duì)數(shù)據(jù)寄存器的訪問。

目前，市場(chǎng)上的JTAG接口有14引腳和20引腳兩種。其中，以20引腳為主流標(biāo)準(zhǔn)，但也有少數(shù)的目標(biāo)板采用14引腳。經(jīng)過簡(jiǎn)單的信號(hào)轉(zhuǎn)換后，可以將它們通用。