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JTAG口及其對Flash的在線編程
摘要:通過JTAG實(shí)現(xiàn)對Flash在線編程。首先,介紹JTAG的定義、結(jié)構(gòu)及引腳的定義,并闡述JTAG狀態(tài)機(jī)的工作原理。然后,介紹JTAG口的邊界掃描寄存器,給出實(shí)現(xiàn)JTAG在線寫Flash的電路,和如何通過JTAG實(shí)現(xiàn)Flash的編程及程序流程圖。隨著嵌入式技術(shù)的發(fā)展,在一些高端的掌上設(shè)備中,都使用了Flash芯片,如Compaq的iPAQ、聯(lián)想的天祺系列等產(chǎn)品。但對于研發(fā)人員來說,在開發(fā)階段需要大量的程序調(diào)試,就意味著要對Flash進(jìn)行擦除和改寫的工作,因此,如何對Flash進(jìn)行在線編程是問題的關(guān)鍵所在。本文介紹一種通過JTAG對Flash進(jìn)行的在線編程方法。
1 JTAG簡介
JTAG(Joint Test Action Group)是1985年制定的檢測PCB和IC芯片的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn),1990年被修改后成為IEEE的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn),即IEEE1149.1-1990。通過這個(gè)標(biāo)準(zhǔn),可對具有JTAG口芯片的硬件電路進(jìn)行邊界掃描和故障檢測。
圖1 TAP控制器的狀態(tài)機(jī)框圖
具有JTAG口的芯片都有如下JTAG引腳定義:
TCK——測試時(shí)鐘輸入;
TDI——測試數(shù)據(jù)輸入,數(shù)據(jù)通過TDI輸入JTAG口;
TDO——測試數(shù)據(jù)輸出,數(shù)據(jù)通過TDO從JTAG口輸出;
TMS——測試模式選擇,TMS用來設(shè)置JTAG口處于某種特定的測試模式。
可選引腳TRST——測試復(fù)位,輸入引腳,低電平有效。
含有JTAG口的芯片種類較多,如CPU、DSP、CPLD等。
JTAG內(nèi)部有一個(gè)狀態(tài)機(jī),稱為TAP控制器。TAP控制器的狀態(tài)機(jī)通過TCK和TMS進(jìn)行狀態(tài)的改變,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)和指令的輸入。圖1為TAP控制器的狀態(tài)機(jī)框圖。
2 JTAG芯片的邊界掃描寄存器
JTAG標(biāo)準(zhǔn)定義了一個(gè)串行的移位寄存器。寄存器的每一個(gè)單元分配給IC芯片的相應(yīng)引腳,每一個(gè)獨(dú)立的單元稱為BSC(Boundary-Scan Cell)邊界掃描單元。這個(gè)串聯(lián)的BSC在IC內(nèi)部構(gòu)成JTAG回路,所有的BSR(Boundary-Scan Register)邊界掃描寄存器通過JTAG測試激活,平時(shí)這些引腳保持正常的IC功能。圖2為具有JTAG口的IC內(nèi)部BSR單元與引腳的關(guān)系。
3 JTAG在線寫Flash的硬件電路設(shè)計(jì)和與PC的連接方式
以含JTAG接口的StrongARM SA1110為例,F(xiàn)lash為Intel 28F128J32 16MB容量。SA1110的JTAG的TCK、TDI、TMS、TDO分別接PC并口的2、3、4、11線上,通過程序?qū)TAG口的控制指令和目標(biāo)代碼從PC的并口寫入JTAG的BSR中。在設(shè)計(jì)PCB時(shí),必須將SA1110的數(shù)據(jù)線和地址線及控制線與Flash的地線線、數(shù)據(jù)線和控制線相連。因SA1110的數(shù)據(jù)線、地址線及控制線的引腳上都有其相應(yīng)BSC,只要用JTAG指令將數(shù)據(jù)、地址及控制信號送到其BSC中,就可通過BSC對應(yīng)的引腳將信號送給Flash,實(shí)現(xiàn)對Flash的操作。JTAG的系統(tǒng)板設(shè)計(jì)和連線關(guān)系如圖3所示。
4 通過使用TAP狀態(tài)機(jī)的指令實(shí)行對Flash的操作
通過TCK、TMS的設(shè)置,可將JTAG設(shè)置為接收指令或數(shù)據(jù)狀態(tài)。JTAG常用指令如下:
SAMPLE/PRELOAD——用此指令采樣BSC內(nèi)容或?qū)?shù)據(jù)寫入BSC單元;
EXTEST——當(dāng)執(zhí)行此指令時(shí),BSC的內(nèi)容通過引腳送到其連接的相應(yīng)芯片的引腳,我們就是通過這種指令實(shí)現(xiàn)在線寫Flash的;
BYPASS——此指令將一個(gè)一位寄存器軒于BSC的移位回路中,即僅有一個(gè)一位寄存器處于TDI和TDO之間。
在PCB電路設(shè)計(jì)好后,即可用程序先將對JTAG的控制指令,通過TDI送入JTAG控制器的指令寄存器中。再通過TDI將要寫Flash的地址、數(shù)據(jù)及控制線信號入BSR中,并將數(shù)據(jù)鎖存到BSC中,用EXTEST指令通過BSC將寫入Flash。
5 軟件編程
在線寫Flash的程序用Turbo C編寫。程序使用PC的并行口,將程序通過含有JTAG的芯片寫入Flash芯片。程序先對PC的并口初始化,對JTAG口復(fù)位和測試,并讀Flash,判斷是否加鎖。如加鎖,必須先解鎖,方可進(jìn)行操作。寫Flash之前,必須對其先擦除。將JTAG芯片設(shè)置在EXTEST模式,通過PC的并口,將目標(biāo)文件通過JTAG寫入Flash,并在燒寫完成后進(jìn)行校驗(yàn)。程序主流程如圖4所示。
通過JTAG的讀芯片ID子程序如下:
void id_command(void){
putp(1,0,IP); //Run-Test/Idle;使JTAG復(fù)位
putp(1,0,IP); //Run-Test/Idle
putp(1,0,IP); //Run-Test/Idle
putp(1,0,IP); //Run-Test/Idle
putp(1,1,IP);
putp(1,1,IP); //選擇指令寄存器
putp(1,0,IP); //捕獲指令寄存器
putp(1,0,IP); /移位指令寄存器
putp(0,0,IP); //SA1110JTAG口指令長度5位,IDCODE為01100
putp(1,0,IP);
putp(1,0,IP);
pu
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