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JTAG口及其對Flash的在線(xiàn)編程
摘要：通過(guò)JTAG實(shí)現對Flash在線(xiàn)編程。首先，介紹JTAG的定義、結構及引腳的定義，并闡述JTAG狀態(tài)機的工作原理。然后，介紹JTAG口的邊界掃描寄存器，給出實(shí)現JTAG在線(xiàn)寫(xiě)Flash的電路，和如何通過(guò)JTAG實(shí)現Flash的編程及程序流程圖。隨著(zhù)嵌入式技術(shù)的發(fā)展，在一些高端的掌上設備中，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(lái)說(shuō)，在開(kāi)發(fā)階段需要大量的程序調試，就意味著(zhù)要對Flash進(jìn)行擦除和改寫(xiě)的工作，因此，如何對Flash進(jìn)行在線(xiàn)編程是問(wèn)題的關(guān)鍵所在。本文介紹一種通過(guò)JTAG對Flash進(jìn)行的在線(xiàn)編程方法。
1 JTAG簡(jiǎn)介
JTAG（Joint Test Action Group）是1985年制定的檢測PCB和IC芯片的一個(gè)標準，1990年被修改后成為IEEE的一個(gè)標準，即IEEE1149.1-1990。通過(guò)這個(gè)標準，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——測試數據輸入，數據通過(guò)TDI輸入JTAG口；
TDO——測試數據輸出，數據通過(guò)TDO從JTAG口輸出；
TMS——測試模式選擇，TMS用來(lái)設置JTAG口處于某種特定的測試模式。
可選引腳TRST——測試復位，輸入引腳，低電平有效。
含有JTAG口的芯片種類(lèi)較多，如CPU、DSP、CPLD等。
JTAG內部有一個(gè)狀態(tài)機，稱(chēng)為T(mén)AP控制器。TAP控制器的狀態(tài)機通過(guò)TCK和TMS進(jìn)行狀態(tài)的改變，實(shí)現數據和指令的輸入。圖1為T(mén)AP控制器的狀態(tài)機框圖。
2 JTAG芯片的邊界掃描寄存器
JTAG標準定義了一個(gè)串行的移位寄存器。寄存器的每一個(gè)單元分配給IC芯片的相應引腳，每一個(gè)獨立的單元稱(chēng)為BSC（Boundary-Scan Cell）邊界掃描單元。這個(gè)串聯(lián)的BSC在IC內部構成JTAG回路，所有的BSR（Boundary-Scan Register）邊界掃描寄存器通過(guò)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內部BSR單元與引腳的關(guān)系。
3 JTAG在線(xiàn)寫(xiě)Flash的硬件電路設計和與PC的連接方式
以含JTAG接口的StrongARM SA1110為例，Flash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(xiàn)上，通過(guò)程序將對JTAG口的控制指令和目標代碼從PC的并口寫(xiě)入JTAG的BSR中。在設計PCB時(shí)，必須將SA1110的數據線(xiàn)和地址線(xiàn)及控制線(xiàn)與Flash的地線(xiàn)線(xiàn)、數據線(xiàn)和控制線(xiàn)相連。因SA1110的數據線(xiàn)、地址線(xiàn)及控制線(xiàn)的引腳上都有其相應BSC，只要用JTAG指令將數據、地址及控制信號送到其BSC中，就可通過(guò)BSC對應的引腳將信號送給Flash，實(shí)現對Flash的操作。JTAG的系統板設計和連線(xiàn)關(guān)系如圖3所示。
4 通過(guò)使用TAP狀態(tài)機的指令實(shí)行對Flash的操作
通過(guò)TCK、TMS的設置，可將JTAG設置為接收指令或數據狀態(tài)。JTAG常用指令如下：
SAMPLE/PRELOAD——用此指令采樣BSC內容或將數據寫(xiě)入BSC單元；
EXTEST——當執行此指令時(shí)，BSC的內容通過(guò)引腳送到其連接的相應芯片的引腳，我們就是通過(guò)這種指令實(shí)現在線(xiàn)寫(xiě)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電路設計好后，即可用程序先將對JTAG的控制指令，通過(guò)TDI送入JTAG控制器的指令寄存器中。再通過(guò)TDI將要寫(xiě)Flash的地址、數據及控制線(xiàn)信號入BSR中，并將數據鎖存到BSC中，用EXTEST指令通過(guò)BSC將寫(xiě)入Flash。
5 軟件編程
在線(xiàn)寫(xiě)Flash的程序用Turbo C編寫(xiě)。程序使用PC的并行口，將程序通過(guò)含有JTAG的芯片寫(xiě)入Flash芯片。程序先對PC的并口初始化，對JTAG口復位和測試，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(xiě)Flash之前，必須對其先擦除。將JTAG芯片設置在EXTEST模式，通過(guò)PC的并口，將目標文件通過(guò)JTAG寫(xiě)入Flash，并在燒寫(xiě)完成后進(jìn)行校驗。程序主流程如圖4所示。
通過(guò)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(cháng)度5位，IDCODE為01100
putp(1,0,IP);
putp(1,0,IP);
pu
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