j-tag 和j-link 关系

调试ARM,要遵循ARM的调试接口协议,JTAG就是其中的一种。当仿真时,IAR、KEIL、ADS等都有一个公共的调试接口,RDI就是其中的一种, 那么我们如何完成RDI-->ARM调试协议(JTAG)的转换呢? 有以下两种做法:

    1. 在电脑上写一个服务程序,把IAR、KEIL和ADS中的RDI命令解析成相关的JTAG协议,然后通后一个物理转换接口(注意,这个转换只是电气物理层 上的转换,就像RS232那样的作用)发送你的的目标板。 H-JTAG就是这样的。 H-JTAG的硬件就仅是一个物理电平的转换接口,所以很简单。而电脑中装的h-JTAG软件就是前面说到的服务程序,负责协议转换的。

    2. 做一个板,用此板直接接收来自IAR、KEIL和ADS等软件的调试命令,由此板做RDI->JTAG协议的转换。然后与目标板通信,这就是JLINK的工作原理。

    由上可以看出 H-JTAG由于是软件作协议转换的,所以速度较慢,但是硬件简单。而第二种方法的JLINK一般带一个强劲的CPU,作硬件协议转换,把以硬件复杂,但速度快。

 

JTAG的基本原理

    JTAG(Joint Test Action Group,联合测试行动组)是一种国际标准测试协议(IEEE 11491兼容)标准的JTAG接口是4线——TMSTCKTDITDO,分别为模式选择、时钟、数据输入和数据输出线。

  JTAG的主要功能有两种,或者说JTAG主要有两大类:

    1)一类用于测试芯片的电气特性,检测芯片是否有问题;

    2)另一类用于Debug,对各类芯片以及其外围设备进行调试;一个含有JTAG Debug接口模块的CPU,只要时钟正常,就可以通过JTAG接口访问CPU的内部寄存器、挂在CPU总线上的设备以及内置模块的寄存器。本文主要介绍的是Debug功能。

1.JTAG原理分析

   简单地说,JTAG的工作原理可以归结为:在器件内部定义一个TAP(Test Access Port,测试访问口),通过专用的JTAG测试工具对内部节点进行测试和调试。首先介绍一下边界扫描和TAP的基本概念和内容。

1. 边界扫描

  边界扫描(Boundary-Scan)技术的基本思想是在靠近芯片的输入/输出引脚上增加一个移位寄存器单元,也就是边界扫描寄存器(Boundary-Scan Register)

  当芯片处于调试状态时,边界扫描寄存器可以将芯片和外围的输入/输出隔离开来。通过边界扫描寄存器单元,可以实现对芯片输入/输出信号的观察和 控制。对于芯片的输入引脚,可以通过与之相连的边界扫描寄存器单元把信号(数据)加载到该引脚中去;对于芯片的输出引脚,也可以通过与之相连的边界扫描寄 存器捕获该引脚上的输出信号。在正常的运行状态下,边界扫描寄存器对芯片来说是透明的,所以正常的运行不会受到任何影响。这样,边界扫描寄存器提供了 一种便捷的方式用于观测和控制所需调试的芯片。另外,芯片输入/输出引脚上的边界扫描(移位)寄存器单元可以相互连接起来,在芯片的周围形成一个边界扫描 链(Boundary-Scan Chain)。边界扫描链可以串行地输入和输出,通过相应的时钟信号和控制信号,就可以方便地观察和控制处在调试状态下的芯片。

1. 测试访问口TAP

  TAP(Test Access Port)是一个通用的端口,通过TAP可以访问芯片提供的所有数据寄存器(DR)和指令寄存器(IR)。对整个TAP的控制是通过TAP控制器(TAP Controller)来完成的。下面先分别介绍一下TAP的几个接口信号及其作用。其中,前4个信号在IEEE11491标准里是强制要求的。

TCK:时钟信号,为TAP的操作提供了一个独立的、基本的时钟信号。 
TMS:模式选择信号,用于控制TAP状态机的转换。 
TDI:数据输入信号。 
TDO:数据输出信号。 
TRST:复位信号,可以用来对TAP Controller进行复位(初始化)。这个信号接口在IEEE 11491标准里并不是强制要求的,因为通过TMS也可以对TAP Controller进行复位。 
STCK:时钟返回信号,在IEEE 11491标准里非强制要求。

  简单地说,PC机对目标板的调试就是通过TAP接口完成对相关数据寄存器(DR)和指令寄存器(IR)的访问。

  系统上电后,TAP Controller首先进入Test-LogicReset状态,然后依次进入Run-Test/IdleSelcct-DR-Scan、 Select-IR-ScanCapture-IRShift-IRExitl-IRUpdate-IR状态,最后回到Run- Tcst/Idle状态。在此过程中,状态的转移都是通过TCK信号进行驱动(上升沿),通过TMS信号对TAP的状态进行选择转换的。其中,在 Capture-IR状态下,一个特定的逻辑序列被加载到指令寄存器中;在Shift-IR状态下,可以将一条特定的指令送到指令寄存器中;在 Update—IR状态下,刚才输入到指令寄存器中的指令将用来更新指令寄存器。最后,系统又回到Run—Test/Idle状态,指令生效,完成对指令 寄存器的访问。当系统又返回到Run—Test/Idle状态后,根据前面指令寄存器的内容选定所需要的数据寄存器,开始执行对数据寄存器的工作。其基本 原理与指令寄存器的访问完全相同,依次为seIect—DR—ScanCapture—DRShift—DExitlDRUpdate—DR, 最后回到Run-Tcst/Idle状态。通过TDlTDO,就可以将新的数据加载到数据寄存器中。经过一个周期后,就可以捕获数据寄存器中的数据,完 成对与数据寄存器的每个寄存器单元相连的芯片引脚的数据更新,也完成了对数据寄存器的访问。

     目前,市场上的JTAG接口有14引脚和20引脚两种。其中,以20引脚为主流标准,但也有少数的目标板采用14引脚。经过简单的信号转换后,可以将它们通用。

举例:如图:

[如图,从左到右1-5 分别是市场上常见20PIN2.54间距、20PIN2.0间距、14PIN2.54间距、10PIN2.0间距、10PIN2.54间距的JTAG口]

Mini2440 ARM开发板采用的是10针JTAG接口,而JLink使用的是标准的20针JTAG,因此需要制作一个连接线缆,一头是20针的头,另外一头是10针的头,中间的连线如下所示:

10针JTAG针序

20针JTAG针序

信号

1,2 1 VTref
- 2 NC
3 3 nTRST
- 4 GND
5 5 TDI
- 6 GND
7 7 TMS
8 8 GND
9 9 TCK
10 10 GND
- 11 RTCK
- 12 GND
6 13 TDO
- 14 GND
4 15 RESET
- 16 GND
- 17 DBGRQ
- 18 GND
- 19 5V-Supply
- 20 GND

其他厂商的10针JTAG是否可以和20针标准JTAG同样连接,请参照厂商的说明书确认各个信号线.

 

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