快来趴一趴JTAG那些事(上)

JTAG 简介

JTAG是英文“Joint Test Action Group（联合测试行为组织）”的词头字母的简写，该组织成立于1985 年，是由几家主要的电子制造商发起制订的PCB 和IC 测试标准。JTAG 建议于1990 年被IEEE 批准为IEEE1149.1-1990 测试访问端口和边界扫描结构标准。该标准规定了进行边界扫描所需要的硬件和软件。自从1990 年批准后，IEEE 分别于1993 年和1995 年对该标准作了补充，形成了现在使用的IEEE1149.1a-1993 和IEEE1149.1b-1994。JTAG 主要应用于：电路的边界扫描测试和可编程芯片的在线系统编程。JTAG是一种国际标准测试协议（IEEE 1149.1兼容），主要用于芯片内部测试。现在多数的高级器件都支持JTAG协议，如MCU, ARM, DSP、FPGA器件等。标准的JTAG接口是4线：TMS、TCK、TDI、TDO，分别为模式选择、时钟、数据输入和数据输出线。JTAG最初是用来对芯片进行测试的，JTAG的基本原理是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。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。如今，JTAG接口还常用于实现ISP（In-System Programmer，在系统编程），对FLASH等器件进行编程。通常所说的JTAG大致分两类，一类用于测试芯片的电气特性，检测芯片是否有问题；一类用于

Debug，一般支持JTAG的CPU内都包含了这两个模块。

系统框图

从下图可以看出JTAG(IEEE 1149.1)模块的系统框图

大体分为三个部分，Test Access Port Controller，Test mode select (TMS)，Test clock (TCK), Test data in(TDI), Test data out(TDO)以及一些寄存器。我们以飞思卡尔kv4x系列MCU的片上JTAG接口为例来说明。飞思卡尔kv4x系列MCU的JTAG模块支持多种IEEE 1149.1-2001定义的测试模式。当JTAG模块使能的时候，可以通过装载相应的指令到指令寄存器来选择一种测试模式，所支持的测试指令包括：

EXTEST, HIGHZ, CLAMP, SAMPLE, 和SAMPLE/RELOAD. 当EXTEST, SAMPLE, 或者SAMPLE/RELAOD指令激活，为了在TDI和TDO之间进行串行访问，边界扫描寄存器被使能； 当BYPASS， HIGHZ, CLAMP, 指令激活，为了在TDI和TDO之间进行串行访问，单个位旁路寄存器移位阶段被使能。每一种测试模式的功能详细描述请参考官方文档，这里不在赘述。

外部信号描述

TCK test clock input, 是一个输入引脚，通过TAP常常用来同步测试逻辑和控制寄存器的访问。

TDI test data input, 是一个用来接收串行测试指令和数据的输入引脚，通常在TCK的上升沿采样TDI

TDO test data output, 是一个用来串行发送测试指令和数据的输出引脚，TDO具有三态特性，只有在TAP控制器的状态机处于shift-IR和shift-DR状态才会被激活。

TMS test mode select， 是一个常常用来按顺序排好IEEE 1149.1-2001测试控制状态机的输入引脚，同样在TCK的上升沿采样TMS。

明天我们继续趴一趴JTAG的所有指令，约吗？O(∩_∩)O~