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JTAG(Joint Test Action Group上忍，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(IEEE 1149.1兼容)。標(biāo)準(zhǔn)的JTAG接口是4線——TMS航棱、TCK睡雇、TDI、TDO饮醇，分別為模式選擇、時(shí)鐘秕豫、數(shù)據(jù)輸入和數(shù)據(jù)輸出線朴艰。
JTAG(Joint Test Action Group观蓄，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(IEEE 1149.1兼容)。標(biāo)準(zhǔn)的JTAG接口是4線——TMS祠墅、TCK侮穿、TDI、TDO毁嗦，分別為模式選擇亲茅、時(shí)鐘、數(shù)據(jù)輸入和數(shù)據(jù)輸出線狗准。
JTAG的主要功能有兩種克锣，或者說(shuō)JTAG主要有兩大類：一類用于測(cè)試芯片的電氣特性，檢測(cè)芯片是否有問(wèn)題腔长；另一類用于Debug袭祟，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JTAG Debug接口模塊的CPU捞附，只要時(shí)鐘正常巾乳，就可以通過(guò)JTAG接口訪問(wèn)CPU的內(nèi)部寄存器、掛在CPU總線上的設(shè)備以及內(nèi)置模塊的寄存器鸟召。本文主要介紹 的是Debug功能胆绊。
注釋：JTAG可以訪問(wèn)一些內(nèi)部寄存器，主要是CPU內(nèi)的寄存器欧募，例如一些通用寄存器等辑舷；也可以訪問(wèn)一些掛在總線上的設(shè)備，比如片內(nèi)的內(nèi)存L1槽片，L2何缓，L3等；還可以訪問(wèn)內(nèi)置模塊的寄存器还栓，比如MMU模塊碌廓，通過(guò)JTAG都可以訪問(wèn)這些寄存器。
1 JTAG原理分析
簡(jiǎn)單地說(shuō)剩盒，JTAG的工作原理可以歸結(jié)為：在器件內(nèi)部定義一個(gè)TAP(Test Access Port谷婆，測(cè)試訪問(wèn)口)，通過(guò)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)試辽聊。首先介紹一下邊界掃描和TAP的基本概念和內(nèi)容纪挎。
1.1 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-Scan Register)跟匆。
當(dāng)芯片處于調(diào)試狀態(tài)時(shí)异袄，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(guò)邊界掃描寄存器單元玛臂，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)芯片輸入／輸出信號(hào)的觀察和控 制烤蜕。對(duì)于芯片的輸入引腳封孙，可以通過(guò)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)于芯片的輸出引腳讽营，也可以通過(guò)與之相連的邊界掃描寄存 器“捕獲”該引腳上的輸出信號(hào)虎忌。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)是透明的橱鹏，所以正常的運(yùn)行不會(huì)受到任何影響膜蠢。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)試的芯片莉兰。另外挑围，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)，任芯片的周圍形成一個(gè)邊界掃描鏈 (Boundary-Scan Chain)贮勃。邊界掃描鏈可以串行地輸入和輸出贪惹，通過(guò)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)下的芯片寂嘉。
1.2 測(cè)試訪問(wèn)口TAP
TAP(Test Access Port)是一個(gè)通用的端口奏瞬，通過(guò)TAP可以訪問(wèn)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(guò)TAP控制器(TAP Controller)來(lái)完成的泉孩。下面先分別介紹一下TAP的幾個(gè)接口信號(hào)及其作用硼端。其中，前4個(gè)信號(hào)在IEEE1149.1標(biāo)準(zhǔn)里是強(qiáng)制要求的寓搬。
TCK：時(shí)鐘信號(hào)珍昨，為TAP的操作提供了一個(gè)獨(dú)立的、基本的時(shí)鐘信號(hào)句喷。
TMS：模式選擇信號(hào)镣典，用于控制TAP狀態(tài)機(jī)的轉(zhuǎn)換。
TDI：數(shù)據(jù)輸入信號(hào)唾琼。
TDO：數(shù)據(jù)輸出信號(hào)兄春。
TRST：復(fù)位信號(hào)，可以用來(lái)對(duì)TAP Controller進(jìn)行復(fù)位(初始化)锡溯。這個(gè)信號(hào)接口在IEEE 1149.1標(biāo)準(zhǔn)里并不是強(qiáng)制要求的赶舆，因?yàn)橥ㄟ^(guò)TMS也可以對(duì)TAP Controller進(jìn)行復(fù)位。
STCK：時(shí)鐘返回信號(hào)祭饭，在IEEE 1149.1標(biāo)準(zhǔn)里非強(qiáng)制要求芜茵。
DBGRQ：目標(biāo)板上工作狀態(tài)的控制信號(hào)。在IEEE 1149.1標(biāo)準(zhǔn)里沒有要求倡蝙，只是在個(gè)別目標(biāo)板(例如STR710)中會(huì)有九串。
簡(jiǎn)單地說(shuō)，PC機(jī)對(duì)目標(biāo)板的調(diào)試就是通過(guò)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(wèn)悠咱。
系統(tǒng)上電后蒸辆，TAP Controller首先進(jìn)入Test-LogicReset狀態(tài)征炼，然后依次進(jìn)入Run-Test／Idle析既、Select-DR- Scan躬贡、Select-IR-Scan、Capture-IR眼坏、Shift-IR拂玻、Exitl-IR、Update-IR狀態(tài)宰译，最后回到Run- Test／Idle狀態(tài)檐蚜。在此過(guò)程中，狀態(tài)的轉(zhuǎn)移都是通過(guò)TCK信號(hào)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)(上升沿)沿侈，通過(guò)TMS信號(hào)對(duì)TAP的狀態(tài)進(jìn)行選擇轉(zhuǎn)換的闯第。其中，在 Capture-IR狀態(tài)下缀拭，一個(gè)特定的邏輯序列被加載到指令寄存器中咳短；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蛛淋；在 Update-IR狀態(tài)下咙好，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。最后褐荷，系統(tǒng)又回到Run-Test／Idle狀態(tài)勾效，指令生效，完成對(duì)指令 寄存器的訪問(wèn)叛甫。當(dāng)系統(tǒng)又返回到Run-Test／Idle狀態(tài)后层宫，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)寄存器的工作其监。其基本 原理與指令其存器的訪問(wèn)完全相同萌腿，依次為Select-DR-Scan、Capture-DR棠赛、Shift-D哮奇、Exit1-DR、Update-DR睛约， 最后回到Run-Test／Idle狀態(tài)鼎俘。通過(guò)TDI和TDO，就可以將新的數(shù)據(jù)加載到數(shù)據(jù)寄存器中辩涝。經(jīng)過(guò)一個(gè)周期后贸伐，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)更新怔揩，也完成了對(duì)數(shù)據(jù)寄存器的訪問(wèn)捉邢。
