ARM JTAG调试原理与边界扫描详解

"这篇文档是关于JTAG的中文介绍，涵盖了ARM JTAG调试的基本原理和相关标准，特别是IEEE 1149.1标准中的TAP（Test Access Port）和BOUNDARY-SCAN ARCHITECTURE。文章旨在帮助读者理解JTAG在ARM7TDMI处理器中的应用，并鼓励对JTAG感兴趣的读者进行交流学习。" JTAG（Joint Test Action Group）是一种通用的接口标准，用于在电子设备中进行测试和调试。它基于IEEE 1149.1标准，最初由JTAG组织提出并最终被IEEE批准。JTAG的主要功能是提供一种途径来检测和诊断电路板上的故障，以及对嵌入式系统的内部进行访问。 在JTAG调试中，TAP（Test Access Port）是核心组件，它提供了一种低级别的硬件接口，使得测试工具能够访问芯片内部的各个模块。TAP控制器协调数据的传输，允许外部设备与芯片内部的测试逻辑进行通信。边界扫描（Boundary-Scan）是TAP的一个关键特性，尤其在嵌入式系统中。 边界扫描技术在每个输入/输出（I/O）管脚附近添加了一个移位寄存器，形成边界扫描链。这些寄存器可以在正常操作和调试模式之间切换。在调试模式下，它们能够隔离芯片的I/O引脚，使得测试信号可以直接注入或读取，而无需实际的硬件连接。这对于检查和修改信号状态非常有用，尤其是在复杂的电路板设计中，其中可能包含多个层次的互连。 在ARM7TDMI处理器中，JTAG接口被用来进行调试。TDMI（Test Debug and Trace Macrocell Interface）是ARM处理器系列中用于调试和支持边界扫描的部分。它支持断点、单步执行、数据观察点等高级调试功能。通过JTAG，开发者可以查看和修改CPU寄存器，读取内存内容，甚至在运行时改变程序的行为。 边界扫描寄存器（Boundary-Scan Register Cell）的每个单元都与一个I/O引脚相关联，允许数据在外部引脚和内部逻辑之间独立移动。当需要测试某个特定引脚时，可以将边界扫描链中的相应单元设置为“捕获”模式，以记录输出信号，或者设置为“加载”模式，将数据注入到输入引脚。 JTAG提供了一种强大而灵活的工具，使得硬件和软件工程师能够在设计和维护过程中有效地进行故障排查和系统验证。对于ARM这样的嵌入式处理器，JTAG调试能力是不可或缺的，因为它允许深入到处理器的内部，而不受外围电路的影响。然而，理解和掌握JTAG的工作原理和实施细节是至关重要的，以便能够充分利用其潜力。本文档为初学者提供了一个良好的起点，帮助他们理解和应用JTAG技术于实际的ARM系统中。