JTAG口的基本原理是什么？四核芯片S698PM的连接方法和注意事项是什么？

　　摘要：

　　经过几十年SoC系统设计技术的快速发展， SOC芯片内部频率越来越快，编写及运行程序越来越大。在测试及调试过程中，用传统UART串口下载及调试程序，在速度、打印等方面呈现出诸多不便；而且该端口在SOC/FPGA研发领域中不通用，而JTAG接口却圆满地解决了上述两个问题。
　　引言
　　本应用手册主要讲解JTAG口的基本原理及与欧比特最新四核芯片S698PM的连接方法和注意事项；目的方便用户尽快地熟悉和掌握S698PM开发系统的JTAG调试环境。
　　1.JTAG简介
　　JTAG（Joint Test Action Group）是一种国际标准测试协议，与IEEE 1149.1标准高度兼容，主要应用于芯片功能内部测试及软件程序调试两大功能。
　　JTAG接口主要由4根信号线组成：TCK、TDI、TDO、TMS，不同的公司还添加几根辅助信号线，例如：NTRST、VERF、GND等信号。TCK是JTAG模块外部输入时钟；TDI是JTAG模块外部数据输入信号；TDO是JTAG模块外部输出信号；TMS是JTAG模块的模式选择信号；
　　1.1. JTAG传输协议
　　1.1.1. JTAG传输状态机
　　基于S698PM芯片JTAG的状态机主要分两种子状态机，分别是数据传输状态机和命令传输状态机，并且自定义SHIFT-DR 与SHIFT-IR的循环次数不同，从而写入或是读出的数值宽度不同而已。而S698PM芯片定义的数据寄存器宽度为33位，而命令寄存器宽度为35位，在下面的章节里有详细介绍寄存器上每位的功能和意义。
　　下图一展示JTAG模块里状态机的流转过程。
　　
　　1.1.2. JTAG时序图
　　JTAG主要有四个信号，TCK作为协议的时钟信号，一般默认以100ns为周期变化，而TMS/TDI则一般是在时钟下降沿给出，TDO则是TCK时钟上升沿移位出来。
　　
　　2. S698PM芯片内部JTAG模块
　　在S698PM芯片内部JTAG模块是由三个子模块组成，分别是TAP（Test Access Port）、Communication Interface、AHB主设备模块组成。该JTAG调试端口提供访问S698PM芯片内部AMBA总线的功能，并通过简单的读写协议实现AMBA总线上寄存器的读写操作。
　　
　　基于S698PM芯片的JTAG调试口带有两种寄存器（命令/地址寄存器、数据寄存器），并支持JTAG读写两种指令；AHB读操作主要是通过JTAG信号线把读写命令位、AHB传输类型、AHB传输地址等信息移位到命令/地址寄存器里，然后读操作试行，并把相应的数据保存到数据寄存器里，并通过TDO信号移位输出来；AHB写操作主要是通过JTAG信号线把读写命令位、AHB传输类型、AHB传输地址等信息移位到命令/地址寄存器里，然后把数据信息移位到数据寄存器里后，开始执行AHB总线写操作。
　　2.1. JTAG命令/地址寄存器
　　
　　2.2. JTAG数据寄存器
　　
　　3. JTAG调试
　　硬件主要有两部分组成：一个是S698PM – DKIT开发板，另外一个是FTDI公司的USBHi-Speed FT4232 MINI MODEL开发板。
　　S698PM – DKIT开发板是芯片S698PM快速开发的系统环境，详细资料查看该开发板的配套 资料。
　　FT4232H MINI MODEL开发板主要完成JTAG下载器的功能。详细资料查看FTDI公司的网站。
　　通过JTAG端口，并按照JTAG协议发送命令或是数据就可以调试和运行S698PM的程序，并且可以查看任意地址寄存器的数值。
　　3.1. JTAG命令及参数
　　
　　
　　
　　
　　4. 结论
　　通过FTDI公司的JTAG下载器，能够成功下载嵌入式系统VXWORKS代码，并快速执行，从反馈结果可以看出JTAG模块功能正常，以此表明：基于S698PM芯片的JTAG控制器符合国际IEEE 1149.1标准，该JTAG调试口满足芯片的边界扫描测试及程序调试的需求；同时程序的下载速度提高了7倍以上，大大缩短了调试等待时间。