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JTAG接口:电子产品开发和生产中的“万能钥匙”

JTAG(Joint Test Action Group,联合测试行动小组)接口是一种 国际标准的电子电路测试协议 ,最初是为了便于芯片级的测试和调试而开发的。JTAG技术主要应用于嵌入式系统中,尤其是对于那些具有复杂可编程逻辑器件(如FPGA、CPLD)和微控制器的电路板。

JTAG接口通常由 四个必要信号线组成 :TMS、TCK、TDI、TDO,分别为模式选择、时钟、数据输入和数据输出线。JTAG接口广泛应用于硬件调试、固件升级、电路测试等领域,是现代电子设计和制造中不可或缺的一部分。

一、JTAG接口的介绍

JTAG是一种用于 测试芯片和Debug的接口技术 ,它可以让开发者通过JTAG接口访问CPU内部寄存器和挂在CPU总线上的设备,如FLASH、RAM、SOC等内置模块的寄存器,如UART、Timers、GPIO等等的寄存器。含有JTAG Debug接口模块的CPU只要 时钟正常 ,就可以通过JTAG接口访问这些寄存器。

要使用JTAG接口下载程序到RAM,需要先设置RAM的基地址、总线宽度、访问速度等等。有些SOC可能还需要Remap才能正常工作。如果使用JTAG接口,相关的寄存器可能还处在上电值或错误值,RAM不能正常工作,所以下载必然要失败。因此,在使用JTAG接口之前,需要 先设置RAM (在ADW中,可以在Console窗口通过Let命令设置;在AXD中可以在Console窗口通过Set命令设置)。

二、JTAG接口引脚定义

JTAG接口有许多不同种类,包括4针脚、6针脚、10针脚、14针脚、20针脚等。这里以JTAG接口的20针脚为例,参考下图引脚定义表格。

以上是 20针JTAG接口的引脚定义 ,其中包含了TCK、TMS、TDI、TDO、TRST等测试相关的信号,以及JTAG输入输出、用户自定义输入、电源和编程电压等。

三、JTAG接口PCB设计

1、 确定JTAG接口的 规格要求 ,例如JTAG信号的数量、电平范围等。根据规格要求,选择合适的JTAG连接器和PCB封装。

2、 在PCB上预留JTAG连接器的位置,并确保连接器的接脚与PCB布线边缘 预留足够的距离 ,以避免信号完整性问题和EMC辐射问题。

3、 为了方便烧录程序,布局时通常摆放在板边, 并尽量靠近CPU。一般是 1脚朝外布局

4、 放置TEST、JATA接口的上下拉或串接电阻 靠近接口

5、 布线注意走在同一层,时钟线与其他信号线保持 4w以上间距

6、 根据JTAG连接器的规格书和PCB布线规则,设计JTAG连接器的焊盘布局和信号线宽、线距等。

7、 考虑JTAG连接器与周边组件和电源的交互,设计相应的 电源和地平面 ,以提供稳定的电源电压和良好的信号完整性。

四、PCB可制造性设计

JTAG是一种串行接口标准,用于 测试和调试嵌入式系统中的集成电路 。在进行PCB设计时,需要考虑JTAG接口的制造性设计方面。

1、走线宽度

JTAG接口的信号线宽度应该根据信号的电流和负载要求进行设计,此时需考虑生产的 蚀刻公差 ,避免线宽被蚀刻线幼。

2、走线间距

JTAG接口的信号线 间距应该足够大 ,以保证信号的质量和稳定性。此时需考虑生产的制成能力,避免因间距小导致信号质量差或短路。

3、焊盘设计

JTAG接口的 焊盘应该足够大 ,以便于焊接和连接,同时应该避免与其他信号焊盘冲突。

4、元件布局

JTAG接口的元件应该尽量 靠近板边 ,方便测试与程序烧录。同时应该 避免元件布局过于密集 ,造成组装焊接不方便。

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