嵌入式開發arm技術JTAG介面解讀

通常所說的大致分兩類，一類用於測試晶元的電氣特性，檢測晶元是否有問題;一類用於Debug;一般支持的CPU內都包含了這兩個模塊。

一個含有JTAGDebug介面模塊的CPU，只要時鐘正常，就可以通過JTAG介面訪問CPU的內部寄存器和掛在CPU匯流排上的設備，如FLASH，RAM，SOC(比如4510B，44Box，AT91M系列)內置模塊的寄存器，象UART，Timers，GPIO等等的寄存器。上面說的只是JTAG介面所具備的能力，要使用這些功能，還需要軟體的配合，具體實現的功能則由具體的軟體決定。例如下載程序到RAM功能。了解SOC的都知道，要使用外接的RAM，需要參照SOCDataSheet的寄存器說明，設置RAM的基地址，匯流排寬度，訪問速度等等。有的SOC則還需要Remap，才能正常工作。運行Firmware時，這些設置由Firmware的初始化程序完成。但如果使用JTAG介面，相關的寄存器可能還處在上電值，甚至時錯誤值，RAM不能正常工作，所以下載必然要失敗。要正常使用，先要想辦法設置RAM。在ADW中，可以在Console窗口通過Let 命令設置，在AXD中可以在Console窗口通過Set命令設置。

下面是一個設置AT91M40800的命令序列，關閉中斷，設置CS0-CS3, 並進行Remap，適用於AXD(ADS帶的Debug)

setmem 0xfffff124,0xFFFFFFFF,32 ---關閉所有中斷

setmem 0xffe00000,0x0100253d,32 ---設置CS0 0xffe00004,0x02002021,32 ---設置CS1

setmem 0xffe00008,0x0300253d,32 ---設置CS2

setmem 0xffe0000C,0x0400253d,32 ---設置CS3

setmem 0xffe00020,1,32 ---Remap

如果要在ADW(SDT帶的DEBUG)中使用，則要改為：

let 0xfffff124=0xFFFFFFFF ---關閉所有中斷

let 0xffe00000=0x0100253d ---設置CS0

let 0xffe00004=0x02002021 ---設置CS1

let 0xffe00008=0x0300253d ---設置CS2

let 0xffe0000C=0x0400253d ---設置CS3

let 0xffe00020=1 ---Remap

為了方便使用，可以將上述命令保存為一個文件config.ini, 在Console窗口輸入 ob config.ini 即可執行。

使用其他debug，大體類似，只是命令和命令的格式不同。

設置RAM時，設置的寄存器以及寄存器的值必須和要運行程序的設置一致。一般編譯生成的目標文件是ELF格式，或類似的格式，包含有目標碼運行地址，運行地址在Link時候確定。Debug下載程序時根據ELF文件中的地址信息下載程序到指定的地址。如果在把RAM的基地址設置為0x10000000, 而在編譯的時候指定Firmware的開始地址在0x02000000, 下載的時候，目標碼將被下載到0x02000000，顯然下載會失敗。

通過JTAG下載程序前應關閉所有中斷，這一點和Firmware初始化時關閉中斷的原因相同。在使用JTAG介面的時候，各中斷的使能未知，尤其是FLASH里有可執行碼的情況，可能會有一些中斷被使能。使用JTAG下載完代碼，要執行時，有可能因為未完成初始化就產生了中斷，導致程序異常。所以，需要先關閉中斷，一般通過設置SOC的中斷控制寄存器完成。使用JTAG寫Flash。在理論上，通過JTAG可以訪問CPU匯流排上的所有設備，所以應該可以寫FLASH，但是FLASH寫入方式和RAM大不相同，需要特殊的命令，而且不同的FLASH擦除，編程命令不同，而且塊的大小，數量也不同，很難提供這一項功能。所以一般Debug不提供寫Flash功能，或者僅支持少量幾種Flash。目前就我知道的，針對arm，只有FlashPGM這個軟體提供寫FLASH功能，但使用也非常麻煩。AXD，ADW都不提供寫FLASH功能。我寫Flash的方法時是，自己寫一個簡單的程序，專門用於寫目標板的FLASH，利用JTAG介面，下載到目標板，再把要燒寫的目標碼裝成BIN格式，也下到目標板(地址和燒FLASH的程序的地址不同)，然後運行已經下載的燒FLASH的程序。使用這種方式，比起FlashPGM的寫Flash，速度似乎要快一些。

關於簡單JTAG電纜。

目前有各種各樣簡單JTAG電纜，其實只是一個電平轉換電路，同時還起到保護作用。JTAG的邏輯則由運行在PC上的軟體實現，所以在理論上，任何一個簡單JTAG電纜，都可以支持各種應用軟體，如Debug等。我就曾使用同一個JTAG電纜寫Xilinx CPLD，AXD/ADW調試程序。關鍵再於軟體的支持，大多數軟體都不提供設定功能，因而只能支持某種JTAG電纜。

關於簡單JTAG電纜的速度。JTAG是串列介面，使用列印口的簡單JTAG電纜，利用的是列印口的輸出帶鎖存的特點，使用軟體通過I/O產生JTAG時序。由JTAG標準決定，通過JTAG寫/讀一個位元組要一系列的操作，根據我的分析，使用簡單JTAG電纜，利用列印口，通過JTAG輸出一個位元組到目標板，平均需要43個列印口I/O, 在我機器上(P4 1.7G)，每秒大約可進行660K次 I/O 操作，所以下載速度大約在660K/43, 約等於15K Byte/S. 對於其他機器，I/O速度大致相同，一般在600K ~ 800K.

關於如何提高JTAG下載速度。

很明顯，使用簡單JTAG電纜無法提高速度。要提高速度，大致有兩種辦法，

1。使用嵌入式系統提供JTAG介面，嵌入式系統和微機之間通過USB/Ethernet相連，這要求使用MCU。

2。使用CPLD/FPGA提供JTAG介面，CPLD/FPGA和微機之間使用EPP介面(一般微機列印口都支持EPP模式)，EPP介面完成微機和CPLD/FPGA之間的數據傳輸，CPLD/FPGA完成JTAG時序。

這兩種方法本人都實現過。第一個方法可以達到比較高的速度，實測超過了200KByte/S(注意：是Byte，不是Bit);但是相對來說，硬體複雜，製造相對複雜。第二種相對來說，下載速度要慢一些，最快時達到96KByte/S，但電路簡單，製造方便，而且速度可以滿足需要。第二種方案還有一個缺點，由於進行I/O操作時，CPU不會被釋放，因此在下載程序時，微機CPU顯得很繁忙。

總的來說，本人認為，對於個人愛好者來說，第二種方法更可取。

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