基本介紹
接口,說明,定義,14針,20針,10針,
接口
JTAG最初是用來對晶片進行測試的，JTAG的基本原理是在器件內部定義一個TAP（Test Access Port；測試訪問口）通過專用的JTAG測試工具對內部節點進行測試。JTAG測試允許多個器件通過JTAG接口串聯在一起，形成一個JTAG鏈，能實現對各個器件分別測試。如今，JTAG接口還常用於實現ISP（In-System Programmer，在系統編程），對FLASH等器件進行編程。
JTAG編程方式是線上編程，傳統生產流程中先對晶片進行預編程然後再裝到板上，簡化的流程為先固定器件到電路板上，再用JTAG編程，從而大大加快工程進度。JTAG接口可對DSP晶片內部的所有部件進行編程。
JTAG引腳定義
具有JTAG口的晶片都有如下JTAG引腳定義：
TCK——測試時鐘輸入；
TDI——測試數據輸入，數據通過TDI輸入JTAG口；
TDO——測試數據輸出，數據通過TDO從JTAG口輸出；
TMS——測試模式選擇，TMS用來設定JTAG口處於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口的晶片種類較多，如CPU、DSP、CPLD等。
JTAG內部有一個狀態機，稱為TAP控制器。TAP控制器的狀態機通過TCK和TMS進行狀態的改變，實現數據和指令的輸入。
JTAG晶片的邊界掃描暫存器
JTAG標準定義了一個串列的移位暫存器。暫存器的每一個單元分配給IC晶片的相應引腳，每一個獨立的單元稱為BSC（Boundary-Scan Cell）邊界掃描單元。這個串聯的BSC在IC內部構成JTAG迴路，所有的BSR（Boundary-Scan Register）邊界掃描暫存器通過JTAG測試激活，平時這些引腳保持正常的IC功能。
JTAG線上寫Flash的硬體電路設計
JTAG線上寫Flash的硬體電路設計和與PC的連線方式
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並口的2、3、4、11線上，通過程式將對JTAG口的控制指令和目標代碼從PC的並口寫入JTAG的BSR中。在設計PCB時，必須將SA1110的數據線和地址線及控制線與Flash的地線、數據線和控制線相連。因SA1110的數據線、地址線及控制線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BSC對應的引腳將信號送給Flash，實現對Flash的操作。JTAG的系統板設計和連線關係如圖3所示。
使用TAP狀態機的指令實行對Flash的操作
通過TCK、TMS的設定，可將JTAG設定為接收指令或數據狀態。JTAG常用指令如下：
SAMPLE/PRELOAD——用此指令採樣BSC內容或將數據寫入BSC單元；
EXTEST——當執行此指令時，BSC的內容通過引腳送到其連線的相應晶片的引腳，我們就是通過這種指令實現線上寫Flash的；
BYPASS——此指令將一個一位暫存器置於BSC的移位迴路中，即僅有一個一位暫存器處於TDI和TDO之間。
在PCB電路設計好後，即可用程式先將對JTAG的控制指令，通過TDI送入JTAG控制器的指令暫存器中。再通過TDI將要寫的Flash的地址、數據及控制線信號寫入BSR中，並將數據鎖存到BSC中，用EXTEST指令通過BSC將寫入Flash。
軟體編程
線上寫Flash的程式用Turbo C編寫。程式使用PC的並行口，將程式通過含有JTAG的晶片寫入Flash晶片。程式先對PC的並口初始化，對JTAG口復位和測試，並讀Flash，判斷是否加鎖。如加鎖，必須先解鎖，方可進行操作。寫Flash之前，必須對其先擦除。將JTAG晶片設定在EXTEST模式，通過PC的並口，將目標檔案通過JTAG寫入Flash，並在燒寫完成後進行校驗。程式主流程如圖4所示。
通過JTAG的讀晶片ID子程式如下：
voidid_command(void){putp(1,0,IP);//Run-Test/Idle;使JTAG復位putp(1,0,IP);//Run-Test/Idleputp(1,0,IP);//Run-Test/Idleputp(1,0,IP);//Run-Test/Idleputp(1,1,IP);putp(1,1,IP);//選擇指令暫存器putp(1,0,IP);//捕獲指令暫存器putp(1,0,IP);//移位指令暫存器putp(0,0,IP);//SA1110JTAG口指令長度5位，IDCODE為01100putp(1,0,IP);putp(1,0,IP);putp(0,0,IP);putp(0,0,IP);putp(0,1,IP);//退出指令暫存器putp(1,1,IP);//更新指令暫存器，執行指令暫存器中的指令putp(1,0,IP)；//Run-Test/Idleputp(1,0,IP);//Run-Test/Idleputp(1,0,IP);//Run-Test/Idleputp(1,1,IP);putp(1,0,IP);if(check_id(SA1110ID))error_out("failedtoreaddeviceIDfortheSA-1110");putp(1,1,IP);//退出數據暫存器putp(1,1,IP);//更新數據暫存器putp(1,0,IP);//Run-Test/Idle,使JTAG復位putp(1,0,IP);//Run-Test/Idleputp(1,0,IP);//Run-Test/Idle}電路設計和編程中的注意事項
①Flash晶片的WE、CE、OE等控制線必須與SA1110的BSR相連。只有這樣，才能通過BSR控制Flash的相應引腳。
②JTAG口與PC並口的連線線要儘量短，原則上不大於15cm。
③Flash在擦寫和編程時所需的工作電流較大，在選用系統的供電晶片時，必須加以考慮。
④為提高對Flash的編程速度，儘量使TCK不低於6MHz，可編寫燒寫Flash程式時實現。
說明
通常所說的JTAG大致分兩類，一類用於測試晶片的電氣特性，檢測晶片是否有問題；一類用於Debug，一般支持JTAG的CPU內都包含了這兩個模組。
一個含有JTAG Debug接口模組的CPU，只要時鐘正常，就可以通過JTAG接口訪問CPU的內部暫存器和掛在CPU匯流排上的設備，如FLASH，RAM，SOC（比如4510B，44Box，AT91M系列）內置模組的暫存器，像UART，Timers，GPIO等等的暫存器。
上面說的只是JTAG接口所具備的能力，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。
例如下載程式到RAM功能。了解SOC的都知道，要使用外接的RAM，需要參照SOC DataSheet的暫存器說明，設定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，這些設定由Firmware的初始化程式完成。但如果使用JTAG接口，相關的暫存器可能還處在上電值，甚至是錯誤值，RAM不能正常工作，所以下載必然要失敗。要正常使用，先要想辦法設定RAM。在ADW中，可以在Console視窗通過Let 命令設定，在AXD中可以在Console視窗通過Set命令設定。
定義
JTAG(Joint Test Action Group ，聯合測試行動小組 ) 是一種國際標準測試協定，主要用於晶片內部測試及對系統進行仿真、調試， JTAG 技術是一種嵌入式調試技術，它在晶片內部封裝了專門的測試電路 TAP （ Test Access Port ，測試訪問口），通過專用的 JTAG 測試工具對內部節點進行測試。
如今大多數比較複雜的器件都支持 JTAG 協定，如 ARM 、 DSP 、 FPGA 器件等。標準的 JTAG 接口是 4 線： TMS 、 TCK 、 TDI 、 TDO ，分別為測試模式選擇、測試時鐘、測試數據輸入和測試數據輸出。如今 JTAG 接口的連線有兩種標準，即 14 針接口和 20 針接口，其定義分別如下所示。
14針
1 、 13 VCC 接電源
2 、 4 、 6 、 8 、 10 、 14 GND 接地
3 nTRST 測試系統復位信號
5 TDI 測試數據串列輸入
7 TMS 測試模式選擇
9 TCK 測試時鐘
11 TDO 測試數據串列輸出
12 NC 未連線
20針
1 VTref 目標板參考電壓，接電源
2 VCC 接電源
3 nTRST 測試系統復位信號
4、6、8、10、12、14、16、18、20 GND 接地
5 TDI 測試數據串列輸入
7 TMS 測試模式選擇
9 TCK 測試時鐘
11 RTCK 測試時鐘返回信號
13 TDO 測試數據串列輸出
15 nRESET 目標系統復位信號
17 、 19 NC 未連線
10針
仿真器連線埠 AVR連線埠 備註
1. TCK TCK
2. NC NC
3. TDO TDO
4. Vtref VCC
5. TMS TMS
6. nSRST RESET
7. NC / Vsupply NC / VCC JTAG ICE仿真器：VCC；JTAG ICE mkII仿真器：NC
8. nTRST NC ATMEL尚且保留該連線埠，如今暫不使用它，未來可能會使用
9. TDI TDI
10.GND GND
