嵌入式处理器的JTAG片上调试系统设计

"这篇论文详细探讨了基于JTAG协议的片上调试器和调试系统的设计与实现，适用于CISC(复杂指令集计算)处理器。该系统旨在为嵌入式软件开发提供有效支持，通过USB-JTAG协议转换器和PC控制软件实现微指令级和机器指令级的调试功能，如单步执行、设置断点、查看和修改CPU内部寄存器值，以及控制CPU的运行状态。系统测试证明其正确性，并且对处理器数据通路的干扰较小，适合教学环境使用。" 本文关注的是嵌入式系统开发中的一个重要环节——调试，特别是在当前嵌入式系统广泛应用和软件开发需求日益增长的背景下。调试工具对于优化开发流程、缩短产品上市时间至关重要。随着芯片设计的复杂度增加，硬件支持的片上测试和调试功能变得尤为关键。片上调试器(On-Chip Debugger, OCD)作为现代微处理器的重要组成部分，能够减轻开发者的工作负担。 论文中提出的调试系统以JTAG(联合测试行动组)协议为基础，JTAG是一种国际标准，用于测试和诊断集成电路(IC)上的连接性。它通过建立一个称为测试访问端口(TAP)的专用接口，允许外部设备访问内部电路。针对特定的JU-C2处理器，设计了OCD和CPU内部寄存器的扫描链，确保了对处理器状态的全面监控。此外，USB-JTAG协议转换器使得调试系统能与PC机通信，而PC机控制软件则提供了用户友好的交互界面，实现了各种调试操作。 系统设计包括以下几个关键部分： 1. **片上调试器(On-Chip Debugger, OCD)**：OCD是嵌入在处理器内部的硬件模块，用于在运行时提供调试功能，如单步执行、设置断点等。 2. **CPU内部寄存器扫描链**：这是一种用于读取和修改CPU寄存器的机制，通过JTAG接口实现。 3. **USB-JTAG协议转换器**：该组件将通用串行总线(USB)信号转换为JTAG信号，使PC能够与片上调试器通信。 4. **PC机控制软件**：这是用户与调试系统的交互界面，用于设置和控制调试过程。 论文详细描述了每个组件的工作原理和实现方法，并通过实际测试验证了系统的功能和正确性。由于系统对CPU数据通路的侵入性较小，因此特别适合教学环境，有助于学生理解和掌握嵌入式处理器的内部工作原理和调试技巧。 基于JTAG的片上调试器和调试系统为嵌入式CISC处理器提供了强大的调试工具，促进了高效、精确的软件开发。随着系统复杂度的增加和嵌入式技术的发展，这类调试系统将在未来的教学和工业应用中发挥更大的作用。