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JTAG连接器和接口

2020年11月23日经过山姆·加拉格尔

了解用于实现JTAG的接口和连接器。

在以前的文章中,我们看了看原始JTAG标准IEEE 1149.1。这包括:JTAG测试访问端口(TAP),允许用户操作国家机器访问设备内部并运行边界扫描测试。

但是,虽然这些信息对于了解JTAG至关重要,但还有必要了解物理领域,包括连接器和引脚,以及市场上可用的商业JTAG接口。在这篇文章中,我们将纠正这种情况,为整个人提供了更少的理论方法。

JTAG连接器

JTAG没有标准连接器。更频繁的是,“JTAG连接器”是标准的男性标题,例如0.1“标题或更精细的音调头。正如我们所看到的那样,只需要四个(或五个)引脚来操作JTAG Tap。但是,一种用来“与”拨入“的”沟通“的设备JTAG接口 -还需要电源和地面连接,如果需要,设计人员可以在JTAG标题上包含其他连接。

所以,给出一个板,设计师应该如何提供JTAG访问权限?而且,给出了一个新的板,你应该在哪里寻找JTAG连接器?

虽然JTAG接口没有一个标准标题,但在制造商之间,若干头类型变得或多或少。这些包括ARM JTAG 20., 这ARM JTAG 14., 这TI JTAG 14,STMicroelectronics的STDC14,强迫症16-pin头[PDF]来自英飞凌,Coresight 10., 这Coresight 20., 这MIPI 34,而且Mictor 38。耐火定义他们J-Link和J-Trace连接器与ARM JTAG 20几乎相同。

大多数标头都是笼罩的或未遮盖的男性标题,10,14或20个引脚,0.1英寸或0.05英寸引脚间距。实施例如图1所示。

图1。用于连接到JTAG接口的通用头文件。

各种JTAG接口(上面链接的)的引脚如图2所示。在这里,您可以找到JTAG的标准引脚(TDI、TDO、TCK、TMS、nTRST),以及串口线调试(SWDIO、SWCLK、SWO),以及用于调试的附加功能,如核心跟踪。

图2。在这种情况下,各种JTAG接口的引脚显示为0.1“笼罩的公头。

在添加的引脚中特别值得注意是NSRST(完整系统复位),其迫使目标完全复位,并且VTREF(电压目标参考),连接到目标电源轨以进行JTAG接口硬件电平移位。

JTAG接口

市场上有几种JTAG接口(也称为JTAG调试探测)。在开源硬件领域,有黑魔法探测器或者BMP,由1BitSquared和Black Sphere Technologies开发,被用作ARM JTAG接口,有一个庞大而活跃的社区支持它。Black Magic Probe还可以引用任何JTAG接口,它的固件已被替换为黑魔法探针固件

来自Segger的商业广泛使用的调试探针包括J-Link(如图3所示)和J-Trace,这是一种更先进、更强大的调试探头,适用于工业应用。如果在教育许可证下以低于100美元的价格可以找到J-Link,或者在商业应用程序中以400 - 1000美元beplay网页版本的价格可以找到J-Trace,那么J-Trace的成本在1700 - 2500美元之间。

图3。Segger J-Link Pro调试探测和JTAG接口

特定的供应商也会为他们的产品销售JTAG接口。STMicroelectronics提供了STLINK系列(包括stlink / v2.,而且stlink-v3set.)对于他们的STM8和STM32产品,Atmel(现在的Microchip)提供Atmel-Ice.恩智浦S32调试探测-名单还在继续。

FPGA还使用JTAG将位流下载到设备/存储器上,但这些接口更常用于下载电缆。例子包括Xilinx的平台电缆二世和Altera的FPGA下载电缆,以前称为USB-Blaster II,现在将作为英特尔重新连接FPGA下载电缆II

那么究竟是什么让这些设备如此昂贵呢?它们支持哪些功能,设计者如何使用它们?通常,如果你查看低端的调试探测,你会发现以下情况:

  • 一个单片机作为主要的JTAG控制器
  • 一个USB接口,它可以嵌入在微控制器中,也可以单独来,例如,一个FTDI芯片
  • 用于逻辑兼容性的电平移位电路
  • 切换电路,用于启用和禁用不同的路径,上拉等。

那就是关于它的。作为一个例子,看看黑色魔术探针硬件文件,可在Github上获得。大部分的工作(和成本)来自软件端,提供了强大的(有时是实时的)调试工具,允许开发人员充分利用Arm coreight架构。

结论

为此,我们已介绍了JTAG标准,包括测试访问端口(TAP)及其状态机。在本文中,我们看看JTAG的物理侧,调查设计师可用的连接器和接口,从开源到商业高端。

接下来,我们将进一步了解Arm CoreSight架构及其调试接口(ADI),其中将包括越来越常见的串行线调试(SWD) JTAG替代方案。