JTAG：测试与编程标准详解及其应用

JTAG，全称为Joint Test Action Group，是一个由几家主要电子制造商在1985年创立的组织，旨在制定PCB（Printed Circuit Board，印刷电路板）和集成电路（Integrated Circuit，IC）的测试标准。1990年，JTAG的标准建议被IEEE采纳并正式成为IEEE 1149.1-1990测试访问端口和边界扫描结构标准。这个标准定义了进行边界扫描所需的硬件和软件配置，包括TMS（模式选择）、TCK（时钟）、TDI（数据输入）和TDO（数据输出）四根核心线。 JTAG的核心应用在于电路的边界扫描测试，即检查集成电路设计的边缘功能是否正常。此外，它也支持在系统编程（In-System Programming，ISP），允许在设备运行过程中对可编程芯片，如DSP（数字信号处理器）和FPGA（Field-Programmable Gate Array，现场可编程门阵列）进行程序更新或配置更改。这种方式相较于传统的预编程后再安装的方式，显著提高了工程效率，因为无需预先对芯片进行编程就可直接在板上进行操作。 JTAG接口设计灵活，例如SBW-JTAG接口允许在资源有限的芯片上仅使用少数引脚实现，只需连接VCC、SBWTCK、SBTDIO和GND即可扩展至标准的四线接口。TCK作为测试时钟，控制数据传输的同步；TDI用于将测试数据输入JTAG接口；TDO则提供测试数据的输出；TMS则是模式选择线，用于选择不同的测试模式；TRST是测试复位引脚，通常低电平有效。 JTAG的测试过程是通过在芯片内部定义一个Test Access Port（TAP），测试工具通过这个接口逐个检查内部节点的功能。通过串联多个JTAG接口，可以形成一个测试链，实现对整个系统中每个组件的独立测试。因此，JTAG不仅是芯片测试的关键技术，也是现代电子设计和制造中的重要工具，对于提高产品质量和缩短开发周期具有重要作用。