JTAG 接口和原理
JTAG(Joint Test Action Group，聯合測試行動組)是壹種國際標準測試協議(IEEE 1149.1兼容)。標準的JTAG接口是4線——TMS、TCK、TDI、TDO，分別為模式選擇、時鐘、數據輸入和數據輸出線。
JTAG(Joint Test Action Group，聯合測試行動組)是壹種國際標準測試協議(IEEE 1149.1兼容)。標準的JTAG接口是4線——TMS、TCK、TDI、TDO，分別為模式選擇、時鐘、數據輸入和數據輸出線。
JTAG的主要功能有兩種，或者說JTAG主要有兩大類：壹類用於測試芯片的電氣特性，檢測芯片是否有問題；另壹類用於Debug，對各類芯片以及 其外圍設備進行調試。壹個含有JTAG Debug接口模塊的CPU，只要時鐘正常，就可以通過JTAG接口訪問CPU的內部寄存器、掛在CPU總線上的設備以及內置模塊的寄存器。本文主要介紹 的是Debug功能。
註釋：JTAG可以訪問壹些內部寄存器，主要是CPU內的寄存器，例如壹些通用寄存器等；也可以訪問壹些掛在總線上的設備，比如片內的內存L1，L2，L3等；還可以訪問內置模塊的寄存器，比如MMU模塊，通過JTAG都可以訪問這些寄存器。
1 JTAG原理分析
簡單地說，JTAG的工作原理可以歸結為：在器件內部定義壹個TAP(Test Access Port，測試訪問口)，通過專用的JTAG測試工具對內部節點進行測試和調試。首先介紹壹下邊界掃描和TAP的基本概念和內容。
1.1 邊界掃描
邊界掃描(Boundary-Scan)技術的基本思想是在靠近芯片的輸入／輸出引腳上增加壹個移位寄存器單元，也就是邊界掃描寄存器(Boundary-Scan Register)。
當芯片處於調試狀態時，邊界掃描寄存器可以將芯片和外圍的輸入／輸出隔離開來。通過邊界掃描寄存器單元，可以實現對芯片輸入／輸出信號的觀察和控 制。對於芯片的輸入引腳，可以通過與之相連的邊界掃描寄存器單元把信號(數據)加載到該引腳中去；對於芯片的輸出引腳，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。在正常的運行狀態下，邊界掃描寄存器對芯片來說是透明的，所以正常的運行不會受到任何影響。這樣，邊界掃描寄存器提供了壹 種便捷的方式用於觀測和控制所需調試的芯片。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，任芯片的周圍形成壹個邊界掃描鏈 (Boundary-Scan Chain)。邊界掃描鏈可以串行地輸入和輸出，通過相應的時鐘信號和控制信號，就可以方便地觀察和控制處在調試狀態下的芯片。
1.2 測試訪問口TAP
TAP(Test Access Port)是壹個通用的端口，通過TAP可以訪問芯片提供的所有數據寄存器(DR)和指令寄存器(IR)。對整個TAP的控制是通過TAP控制器(TAP Controller)來完成的。下面先分別介紹壹下TAP的幾個接口信號及其作用。其中，前4個信號在IEEE1149.1標準裏是強制要求的。
TCK：時鐘信號，為TAP的操作提供了壹個獨立的、基本的時鐘信號。
TMS：模式選擇信號，用於控制TAP狀態機的轉換。
TDI：數據輸入信號。
TDO：數據輸出信號。
TRST：復位信號，可以用來對TAP Controller進行復位(初始化)。這個信號接口在IEEE 1149.1標準裏並不是強制要求的，因為通過TMS也可以對TAP Controller進行復位。
STCK：時鐘返回信號，在IEEE 1149.1標準裏非強制要求。
DBGRQ：目標板上工作狀態的控制信號。在IEEE 1149.1標準裏沒有要求，只是在個別目標板(例如STR710)中會有。
簡單地說，PC機對目標板的調試就是通過TAP接口完成對相關數據寄存器(DR)和指令寄存器(IR)的訪問。
系統上電後，TAP Controller首先進入Test-LogicReset狀態，然後依次進入Run-Test／Idle、Select-DR- Scan、Select-IR-Scan、Capture-IR、Shift-IR、Exitl-IR、Update-IR狀態，最後回到Run- Test／Idle狀態。在此過程中，狀態的轉移都是通過TCK信號進行驅動(上升沿)，通過TMS信號對TAP的狀態進行選擇轉換的。其中，在 Capture-IR狀態下，壹個特定的邏輯序列被加載到指令寄存器中；在Shift-IR狀態下，可以將壹條特定的指令送到指令寄存器中；在 Update-IR狀態下，剛才輸入到指令寄存器中的指令將用來更新指令寄存器。最後，系統又回到Run-Test／Idle狀態，指令生效，完成對指令 寄存器的訪問。當系統又返回到Run-Test／Idle狀態後，根據前面指令寄存器的內容選定所需要的數據寄存器，開始執行對數據寄存器的工作。其基本 原理與指令其存器的訪問完全相同，依次為Select-DR-Scan、Capture-DR、Shift-D、Exit1-DR、Update-DR， 最後回到Run-Test／Idle狀態。通過TDI和TDO，就可以將新的數據加載到數據寄存器中。經過壹個周期後，就可以捕獲數據寄存器中的數據，完 成對與數據寄存器的每個寄存器單元相連的芯片引腳的數據更新，也完成了對數據寄存器的訪問。