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 01JTAG簡(jiǎn)介

JTAG(JointTest ActionGroup)是一個(gè)接口，為了這個(gè)接口成立了一個(gè)小組叫JTAG小組，它成立于1985年。在1990年IEEE覺(jué)得一切妥當(dāng)，于是發(fā)布了IEEE Standard 1149.1-1990，并命名為Standard Test Access Port and Boundary-ScanArchitecture，這就是大名鼎鼎的JTAG了。

JTAG的三大功能你知道嗎，響當(dāng)當(dāng)?shù)模?/p>

1.下載器，即下載軟件到FLASH里。

2. DEBUG，跟醫(yī)生的聽(tīng)診器似的，可探聽(tīng)芯片內(nèi)部小心思。

3. 邊界掃描，可以訪問(wèn)芯片內(nèi)部的信號(hào)邏輯狀態(tài)，還有芯片引腳的狀態(tài)等等。

JTAG根本沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)的接口定義，甚至每家公司定義都不一樣。在ARM的《系統(tǒng)和接口設(shè)計(jì)參考》文檔中

 

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這篇文檔列舉了不同的JTAG接口

 

而我們經(jīng)常在互聯(lián)網(wǎng)看到的下圖，是SEGGER公司的Jlink的JTAG接口。

 

J-Link是德國(guó)SEGGER公司推出基于JTAG的仿真器。簡(jiǎn)單地說(shuō)，是給一個(gè)JTAG協(xié)議轉(zhuǎn)換盒，即一個(gè)小型USB到JTAG的轉(zhuǎn)換盒，其連接到計(jì)算機(jī)用的是USB接口，而到目標(biāo)板內(nèi)部用的還是jtag協(xié)議。它完成了一個(gè)從軟件到硬件轉(zhuǎn)換的工作。

同時(shí)Jlink也是個(gè)人覺(jué)的最流行的調(diào)試器。通過(guò)《系統(tǒng)和接口設(shè)計(jì)參考》可知，這個(gè)ARM官方的JTAG20pin并不相同。

在這里希望大家明白，ARM，Jlink，JTAG之間的關(guān)系。

 

使用頻率也挺高的ST-linkV2的接口由上文可知，這也是ST公司自己定義的接口，如下：

 

Ulink、CMSIS_DAP和其他STM32的仿真器是一樣的道理。

02JTAG介紹

邊界測(cè)試：

舉個(gè)例子你有兩個(gè)芯片，這兩個(gè)芯片之間連接了很多很多的線，怎么確保這些線之間的連接是OK的呢，用JTAG，它可以控制所有IC的引腳。這叫做芯片邊界測(cè)試。

 

在JTAG接口中，最常用的信號(hào)有四個(gè)，分別是TCK/TMS/TDO/TDI。JTAG接口可以一對(duì)一的使用，也可以組成菊花鏈的一對(duì)多拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，兩種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如下圖所示。多核的芯片，其芯片內(nèi)部已經(jīng)接成了菊花鏈的形式。

 

JTAG的菊花鏈還有很多玩法

CPU和FPGA制造商允許JTAG用來(lái)端口debug;FPGA廠商允許通過(guò)JTAG配置FPGA，使用JTAG信號(hào)通入FPGA核。

 

03JTAG和SWD

SWD接口：串行調(diào)試(SerialWireDebug)，應(yīng)該可以算是一種和JTAG不同的調(diào)試模式，最直接的體現(xiàn)在調(diào)試接口上，與JTAG的20個(gè)引腳相比，SWD只需要4(或者5)個(gè)引腳。

VCC、SWDIO、SWCLK、GND(有些情況，也加上了RESET腳)。

SWD和傳統(tǒng)的調(diào)試方式區(qū)別：

1. SWD模式比JTAG在高速模式下面更加可靠。在大數(shù)據(jù)量的情況下面JTAG下載程序會(huì)失敗，但是SWD發(fā)生的幾率會(huì)小很多。基本使用JTAG仿真模式的情況下是可以直接使用SWD模式的，只要你的仿真器支持，所以推薦大家使用這個(gè)模式。
2. 當(dāng)CPU的GPIO不夠用的時(shí)候，可以使用SWD仿真，這種模式支持更少的引腳。
3. 在硬件PCB的體積有限的時(shí)候推薦使用SWD模式，它需要的引腳少，當(dāng)然需要的PCB空間就小，可以選擇一個(gè)很小的2.54間距的5芯端子做仿真接口。

Keil環(huán)境下Jlink調(diào)試器的JTAG模式和SWD模式

 

IAR環(huán)境下Jlink調(diào)試器的JTAG模式和SWD模式

 

Jlink的JTAG模式和SWD模式對(duì)比圖

 

JTAG引腳說(shuō)明

 

SWD引腳說(shuō)明

 

04關(guān)于Vref引腳

上面我們提到Vref引腳，屬于IO接口的電源域，目的是為了使芯片邏輯電平與調(diào)試器的邏輯電平一致，避免邏輯錯(cuò)誤，甚至對(duì)設(shè)備造損壞。

在Jlink上有Vref的跳線帽。

 

三個(gè)排針：①是NC，②是Vref，是和輸出的1腳相連的，③是3.3V

如果要Jlink的1腳Vref輸出3.3V，直接將②和③短接即可。

05關(guān)于TRST引腳

JTAG定義中的TRST引腳，用來(lái)復(fù)位TAP控制器的。在STM32系列單片機(jī)中，并沒(méi)有TRST引腳，名字為NJTRST。

以STM32F207為例，NJTRST引腳在JTAG和SWD模式中的說(shuō)明。

 

STM32F207的SWJI/O引腳可用性

 

06RESET引腳作用

在一些STM32的產(chǎn)品仿真時(shí)使用4線的SWD模式，發(fā)布版通常會(huì)將JTAG口設(shè)置為普通IO，或者由于管腳不夠用，在發(fā)布版用作其他用途。我們?cè)谡{(diào)試發(fā)布版，因?yàn)榻沽薐TAG模式，沒(méi)有辦法仿真了。

這個(gè)時(shí)候，最常用的做法是，拉高BOOT0管腳，進(jìn)入MainFlash memory模式，進(jìn)行debug仿真。

 

對(duì)比STM32的官方開(kāi)發(fā)板，我們?cè)谑褂肧WD模式?jīng)]有引出RST引腳，當(dāng)然屬于SWD的還有SWO信號(hào)，這是個(gè)監(jiān)視用的，也是非常有用。這兩個(gè)信號(hào)都可以連接仿真器的。

 

板子上對(duì)照:

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仿真器有UnderReset的方式，因此,仿真器在需要仿真的時(shí)候，會(huì)把RST信號(hào)送到MCU，讓MCU處于RST，或者采用Reset后仿真，代碼還沒(méi)執(zhí)行到禁止JTAG狀態(tài)下，所以可以直接仿真。當(dāng)然，也可以主動(dòng)復(fù)位供電，也是可以脫離原來(lái)的JTAG禁止?fàn)顟B(tài)。也可以拉高boot0管腳。

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