摘 要:

        經過幾十年SoC系統設計技術的快速發展, SOC芯片內部頻率越來越快，編寫及運行程序越來越大。在測試及調試過程中，用傳統UART串口下載及調試程序，在速度、打印等方面呈現出諸多不便；而且該端口在SOC/FPGA研發領域中不通用，而JTAG接口卻圓滿地解決了上述兩個問題。

關鍵詞:

       系統級芯片（SOC）；知識產權（IP）；JTAG；S698PM多核芯片； AMBA總線；

Abstract:

THE JTAG APPLICATION OF S698PM CHIP

       After the rapid development of SoC system design technology, SoC chip internal frequency is more and more fast, the running program is more and more big. In the process of testing and debugging, using traditional UART serial download and debug program, in terms of speed, print, presents the inconvenience; And in the field of research and development for the SOC/FPGA is not universal, and the JTAG interface is solved successfully the above two questions. 

Key Words: SOC；IP；S698PM CHIP；AMBA BUS；JTAG；

引言

       本應用手冊主要講解JTAG口的基本原理及與歐比特最新四核芯片S698PM的連接方法

和注意事項；目的方便用戶盡快地熟悉和掌握S698PM開發系統的JTAG調試環境。

1.JTAG簡介

       JTAG(Joint Test Action Group)是一種國際標準測試協議，與IEEE 1149.1標準高度兼容，主要應用于芯片功能內部測試及軟件程序調試兩大功能。

JTAG接口主要由4根信號線組成：TCK、TDI、TDO、TMS，不同的公司還添加幾根輔助信號線，例如：NTRST、VERF、GND等信號。TCK是JTAG模塊外部輸入時鐘；TDI是JTAG模塊外部數據輸入信號；TDO是JTAG模塊外部輸出信號；TMS是JTAG模塊的模式選擇信號；

1.1. JTAG傳輸協議

1.1.1. JTAG傳輸狀態機

       基于S698PM芯片JTAG的狀態機主要分兩種子狀態機，分別是數據傳輸狀態機和命令傳輸狀態機，并且自定義SHIFT-DR 與SHIFT-IR的循環次數不同，從而寫入或是讀出的數值寬度不同而已。而S698PM芯片定義的數據寄存器寬度為33位，而命令寄存器寬度為35位，在下面的章節里有詳細介紹寄存器上每位的功能和意義。

 下圖一展示JTAG模塊里狀態機的流轉過程。

圖一、JTAG模塊狀態機

1.1.2. JTAG時序圖

         JTAG主要有四個信號，TCK作為協議的時鐘信號，一般默認以100ns為周期變化，而TMS/TDI則一般是在時鐘下降沿給出，TDO則是TCK時鐘上升沿移位出來。

圖二、JTAG時序圖

2. S698PM芯片內部JTAG模塊

       在S698PM芯片內部JTAG模塊是由三個子模塊組成，分別是TAP（Test Access Port）、Communication Interface、AHB主設備模塊組成。該JTAG調試端口提供訪問S698PM芯片內部AMBA總線的功能，并通過簡單的讀寫協議實現AMBA總線上寄存器的讀寫操作。

              圖一 JTAG控制器框圖

基于S698PM芯片的JTAG調試口帶有兩種寄存器（命令/地址寄存器、數據寄存器），并支持JTAG讀寫兩種指令；AHB讀操作主要是通過JTAG信號線把讀寫命令位、AHB傳輸類型、AHB傳輸地址等信息移位到命令/地址寄存器里，然后讀操作試行，并把相應的數據保存到數據寄存器里，并通過TDO信號移位輸出來；AHB寫操作主要是通過JTAG信號線把讀寫命令位、AHB傳輸類型、AHB傳輸地址等信息移位到命令/地址寄存器里，然后把數據信息移位到數據寄存器里后，開始執行AHB總線寫操作。

2.1. JTAG命令/地址寄存器

       2.2. JTAG數據寄存器

       3. JTAG調試

       硬件主要有兩部分組成：一個是S698PM – DKIT開發板，另外一個是FTDI公司的USB Hi-Speed FT4232 MINI MODEL開發板。

       S698PM – DKIT開發板是芯片S698PM快速開發的系統環境，詳細資料查看該開發板的配套 資料。

       FT4232H MINI MODEL開發板主要完成JTAG下載器的功能。詳細資料查看FTDI公司的網站。

       通過JTAG端口，并按照JTAG協議發送命令或是數據就可以調試和運行S698PM的程序，并且可以查看任意地址寄存器的數值。

       3.1. JTAG命令及參數

       4.  結論

       通過FTDI公司的JTAG下載器，能夠成功下載嵌入式系統VXWORKS代碼，并快速執行，從反饋結果可以看出JTAG模塊功能正常，以此表明：基于S698PM芯片的JTAG控制器符合國際IEEE 1149.1標準，該JTAG調試口滿足芯片的邊界掃描測試及程序調試的需求；同時程序的下載速度提高了7倍以上，大大縮短了調試等待時間。

       參考文獻

       [1]. 顏軍.  SPARC嵌入式系統設計與開發-S698系列處理器實用教程[M]. 

       北京：中國標準出版社, 2013.