ARM与JTAG

JTAG(Joint Test Action Group ，联合测试行动小组 ) 是一种国际标准测试协议，主要用于芯片内部测试及对系统进行仿真、调试， JTAG 技术是一种嵌入式调试技术，它在芯片内部封装了专门的测试电路 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。

目前大多数比较复杂的器件都支持 JTAG 协议，如 ARM 、 DSP 、 FPGA 器件等。标准的 JTAG 接口是 4 线： TMS 、 TCK 、 TDI 、 TDO ，分别为测试模式选择、测试时钟、测试数据输入和测试数据输出。

JTAG 测试允许多个器件通过 JTAG 接口串联在一起，形成一个 JTAG 链，能实现对各个器件分别测试。 JTAG 接口还常用于实现 ISP （ In-System Programmable 在系统编程）功能，如对 FLASH器件进行编程等。

通过 JTAG 接口，可对芯片内部的所有部件进行访问，因而是开发调试嵌入式系统的一种简洁高效的手段。目前 JTAG 接口的连接有两种标准，即 14 针接口和 20 针接口，其定义分别如下所示。

14 针JTAG 接口定义：

14 针 JTAG 接口定义引 脚 名 称 描 述

1 、 13 　　　　　　　　　　　　　　VCC 接电源

2 、 4 、 6 、 8 、 10 、 14 　　　GND 接地

3 　nTRST 　　　　　　　　　　　　测试系统复位信号

5 　TDI 　　　　　　　　　　　　　测试数据串行输入

7 　TMS 　　　　　　　　　　　　　测试模式选择

9 　TCK 　　　　　　　　　　　　　测试时钟

11　TDO 　　　　　　　　　　　　　测试数据串行输出

12　NC 　　　　　　　　　　　　　　未连接

20 针 JTAG 接口定义引 脚 名 称 描 述

1　VTref 　　　　　　　　　　　　目标板参考电压，接电源

2 VCC 　　　　　　　　　　　　　　接电源

3 nTRST 　　　　　　　　　　　　　测试系统复位信号

4、6、8、10、12、14、16、18、20 　GND 接地

5 TDI 　　　　　　　　　　　　　　测试数据串行输入

7 TMS 　　　　　　　　　　　　　　测试模式选择

9 TCK 　　　　　　　　　　　　　　测试时钟

11 RTCK 　　　　　　　　　　　　　测试时钟返回信号

13 TDO 　　　　　　　　　　　　　　测试数据串行输出

15 nRESET 　　　　　　　　　　　　目标系统复位信号

17 、 19 NC 　　　　　　　　　　　未连接

下面以S3C4510B开发板为例说明JTAG接口：

在保证电源电路、晶振电路和复位电路正常工作的前提下，可通过JTAG 接口调试S3C4510B，在系统上电前，首先应检测JTAG 接口的 TMS 、 TCK 、 TDI 、 TDO 信号是否已与 S3C4510B 的对应引脚相连，其次应检测 S3C4510B 的 nEWAIT 引脚（ Pin71 ）是否已上拉， ExtMREQ 引脚（ Pin108 ）是否已下拉，对这两只引脚的处理应注意，作者遇到多起S3C4510B 不能正常工作或无法与JTAG 接口通信，均与没有正确处理这两只引脚有关。

给系统上电后，可通过示波器查看 S3C4510B 对应引脚的输出波形，判断是否已正常工作，若S3C4510B 已正常工作，在使能片内 PLL 电路的情况下， SDCLK/MCLKO 引脚（ Pin77 ）应输出频率为 50MHz 的波形，同时， MDC 引脚（ Pin50 ）和其他一些引脚也应有波形输出。

在保证 S3C4510B 已正常工作的情况下，可使用 ADS 或 SDT 通过 JTAG 接口对片内的部件进行访问和控制。

在此，首先通过对片内控制通用 I/O 口的特殊功能寄存器的操作，来点亮连接在 P3 ～ P0 口上的4 只 LED ，用以验证 ADS 或 SDT 调试环境是否已正确设置，以及与 JTAG 接口的连接是否正常。

ADS 和 SDT 均为 ARM 公司为方便用户在 ARM 芯片上进行应用开发而推出的一整套集成开发工具，其中， ADS 为 SDT 的升级版本。该系统的调试以 ADS 为例，同时也适合于 SDT 开发环境。

连接好硬件后，打开 AXD Debugger ，建立与目标板（待调试的系统板）的连接， AXDDebugger 有软件仿真方式和带目标系统的调试方式，此时应工作在带目标系统的调试方式。

选择菜单 System Views → Command Line Interface 功能，该选项为 AXD Debugger 的一个命令行窗口，可在该窗口内输入各种调试命令，使用非常方便。在命令行窗口输入：

> setmem 0x3FF5000, 0xFFFF, 32

> setmem 0x3FF5008, 0xFFFF, 32

setmem 命令用于对特定的地址设置特定的值，待设定的值可以是 8 位、 16 位或 32 位，在此，对通用 I/O 口的模式寄存器和数据寄存器设置相应的值，点亮 LED 。

S3C4510B 在复位后，特殊功能寄存器的基地址为 0x3FF0000, 由表 5 -2-3 可知，I/O 口的模式寄存器偏移地址为0x5000,因此， I/O 口的模式寄存器的物理地址为 0x3FF5000 ，设定该寄存器的值为 0xFFFF ，将 I/O 口置为输出方式。 I/O 口的数据寄存器的物理地址为 0x3FF5008 ，设定该寄存器的值为 0xFFFF ，将 I/O 口的输出置为高电平。

在执行完以上两条命令后，连接在通用 I/O 口的 4 只 LED 应被点亮，表示调试系统的软、硬件连接完好，可进行下一步的调试工作，否则，应重新检查调试系统。

用户若使用 SDT 作为调试工具，操作方法类似。 连接好硬件后，打开 ARM Debugger　for Windows ，建立与目标板（待调试的系统板）的连接，选择菜单 View → Command 功能，即可显示命令行窗口，在命令行窗口输入：

Debug：let 0x3FF5000 = 0xFFFF

Debug：let 0x3FF5008 = 0xFFFF

执行完以上两条命令后，连接在通用 I/O 口的 4 只 LED 应被点亮。

关于通用 I/O 口更具体的工作原理和使用方法，可参考S3C4510B 用户手册。

用户系统若能正常完成上述操作并成功点亮连接在P3～P0 口上的LED 显示器，则表明S3C4510B已在正常工作，且调试环境也已正确建立，以后的调试工作就相对简单。笔者曾遇到多个用户系统因为不能完成这步工作，使开发者失去信心而最终放弃。