接口可扩展的通用性的JTAG调试方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了一种接口可扩展的通用性的JTAG调试方法及系统，包括：JTAG主机控制器封装成外围总线端口的IP设备；调用开发板内自带的硬件资源，将JTAG主机IP挂接到硬件系统，完成调试系统的最小硬件现场可编程门阵列设计；根据开发板特性，完成引导加载程序移植工作；在移植完成的引导加载程序内进行编译，将二进制文件固化到开发板；调试装置与上位机，调试装置与目标调试芯片，上位机运行超级终端软件，通过数据JTAG调试指令完成目标芯片调试工作。本发明专利技术能够灵活的集成到具有处理器核、RAM、ROM、GPIO引脚、JTAG_MASTER、UART器件的嵌入式系统中，完成调试系统硬件部分的搭建，具备灵活性；模块JTAGMaster控制器能够实现JTAG协议转化以及同时连接多路特性相同或者不同的JTAG设备。的JTAG设备。的JTAG设备。

【技术实现步骤摘要】
接口可扩展的通用性的JTAG调试方法及系统


[0001]本专利技术涉及电子设备维护
，具体地，涉及一种接口可扩展的通用性的JTAG调试方法及系统。

技术介绍

[0002]集成电路行业按照摩尔定律的规律发展，集成电路的规模越来越大，单颗芯片上可集成的电路越来越复杂。意味着在芯片研制阶段中更容易面临未知的失效情况、材料缺陷以及制造偏差等风险事件，从而导致流片回来的芯片不能按照预期正常工作或者性能达不到最佳等情况发生。因此基于芯片的可测性设计考虑，在1990年，发布了IEEE 1149.1标准。目前，市面的上的ARM处理器系列、PowerPC处理器系列、复杂控制器件例如PCIE PHY、SATA PHY、EMMC控制器等，内部根据各自器件的特性都集成了基于IEEE 1149.1协议的可测性硬件逻辑，提供了JTAG调试接口，从而在硬件上支持器件的在线调试功能。
[0003]各个器件配套提供的调试系统专用性强、价格昂贵，且都属于国外公司开发研制。例如，ARM处理器系列配套的JTAG调试系统是德国的SEGGER公司提供的J
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Link仿真调试器以及配套软件，目前中国只设有代理商，没有国产版本；PowerPC处理器系列配套的调试系统是美国的IBM公司提供的RISCWatch仿真调试器以及配套软件。后来由德国Lauterbach公司研制的TRACE32，能够支持JTAG接口及BDM接口和所有CPU的调试工作，但是采购价格更加昂贵，一个TRACE32采购价格在上万元。以上提到的调试设备，与上位PC机连接都是通过USB端口，且需要配套的应用软件作为交互界面，应用软件安装对于上位机的操作系统有要求，对于中标麒麟类国产操作系统支持不是很好。
[0004]目前需要解决的问题是，1.调试设备采购价格过高且由国外公司提供，目前国外一些对华政策需要警惕，芯片研发相关的工具有了国产化需求；2.市面上调试器Jlink、trace32、riscwatch使用usb端口，且上位机需要运行配套应用软件，其配套应用软件对于国产操作系统支持不好；3.市面推出的调试设备，无法同时连接多个不同特性的设备进行调试工作，例如，一块芯片内部集成ARM处理器核和PCIE控制器与另一个PCIE芯片联合调试，现在的做法是，需要三个TRACE32调试器分别与ARM处理器JTAG接口和主、从PCIE PHY JTAG接口相连，TRACE32软件环境限制需要上位机有三个空闲的USB端口或者需要三台上位机分别连接，需要的硬件资源多；如果一个TRACE32来回切换连接，可能造成测试操作复杂且无法同时观测现象，不利于问题定位。因此，本专利技术提供了一种接口可扩展的通用性的JTAG调试系统，利用串口与上位机进行连接，交互界面使用超级终端等串口调试助手，对于上位机系统环境不做要求，用于解决调试系统国产化问题及可同时连接多个不同特性的调试设备问题，实现多器件在线调试功能。
[0005]专利文献CN113268031A(申请号：CN202110631019.6)提供了一种电子设备远程调试工具的系统及方法，涉及电子设备维护
，所述系统包括JTAG服务程序，运行在Linux操作系统中的应用程序，用于与远程程序进行交互，进行客户端数据收发，提供了数据收发的功能；硬件板卡，提供FPGA资源形成嵌入式硬件环境之上，使用硬件板卡提供的
FPGA资源形成嵌入式最小系统，在添加FPGA远程调试所必要的硬件模块而构成，采用在以太网完成FPGA调试的方式，并在JTAG数据处理程序中设计服务端程序，使得网络通信协议远程操作成为现实，并且通过指定的网络地址对FPGA芯片进行访问，达到多人共同访问同一块芯片和对多片FPGA芯片进行调试的目的，从而使得FPGA调试的方式使用场景更加广泛和便捷。但该专利技术固件的开发依靠环境不是Uboot系统，不能很好的再各类操作系统上运行，兼容性不足。
[0006]专利文献CN107290656B(申请号：CN201710452885.2)公开了一种集成双向CRC校验功能的可扩展JTAG调试结构，包括调试主控器和调试子控制器；调试主控器通过接收JTAG接口的数据，进行数据校验和指令解析后，将校验无误的数据送往相应的调试子控制器，进一步进行处理和执行，调试子控制器接受调试主控器的控制，并按照相应的数据指令，实现对调试对象的调试操作并返回调试数据；本专利技术的JTAG调试结构在支持IEEE1149.1标准JTAG时序的基础上，实现了双向32位CRC串行数据校验功能，能够检测数据传输过程中出现的异常，提高了数据传输过程的可靠性。但该专利技术没有模块JTAG Master控制器，不能够实现JTAG协议转化以及同时连接多路特性相同或者不同的JTAG设备，可扩展性不够。
[0007]英文缩写解释如下：
[0008]JTAG(Joint Test Action Group，联合测试工作组)
[0009]Uboot(Universal Boot Loader，引导加载程序)
[0010]JTAG Master(Joint Test Action Group Master，JTAG主机)
[0011]ROM(Read
‑
Only Memory，只读存储器)
[0012]RAM(Random Access Memory，随机存取存储器)
[0013]GPIO(General
‑
Purpose Input/Output，通用输入与输出)
[0014]AMBA(Advanced Microcontroller Bus Architecture，高级微控制器总线架构)
[0015]APB(Advanced Peripheral Bus，外围总线)
[0016]TMS(Test Mode Select，测试模式选择)
[0017]TCK(Test Clock，测试时钟)
[0018]TDI(Test Data In，测试数据输入)
[0019]TDO(Test Data Out，测试数据输出)
[0020]TRSTn(Test Reset，测试复位)
[0021]TAP(Test Access Port，测试访问接口)
[0022]Menuconfig(menu config，菜单配置)
[0023]EDA(Electronic design automat ion，电子设计自动化)
[0024]Zynq
‑
7000(xil inx公司一款FPGA产品，官网上无英文缩写含义介绍)
[0025]DDR(Double Data Rate SDRAM，双倍速率同步动态随机存储器)
[0026]SPI Flash(Serial Peripheral interface flash，串行闪存)
[0027]UART(Universal Asynchronous Receiver/Trans本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种接口可扩展的通用性的JTAG调试方法，其特征在于，包括：步骤S1：JTAG主机控制器封装成外围总线端口的IP设备；步骤S2：调用开发板内自带的硬件资源，将JTAG主机IP挂接到硬件系统，完成调试系统的最小硬件现场可编程门阵列设计；步骤S3：根据开发板特性，完成引导加载程序移植工作；步骤S4：在移植完成的引导加载程序内进行编译，将二进制文件固化到开发板；步骤S5：调试装置与上位机，调试装置与目标调试芯片，上位机运行超级终端软件，通过数据JTAG调试指令完成目标芯片调试工作。2.根据权利要求1所述的接口可扩展的通用性的JTAG调试方法，其特征在于：调试系统内部集成CPU核、串口、ROM、RAM及自研JTAG主机控制器、通用输入与输出引脚；串口与上位机PC交互端口连接；ROM用于存放固化调试应用软件；RAM用于软件运行所需的存储空间；通用输入与输出引脚用于JTAG对外通信接口；JTAG主机控制器用于实现协议转换操作。3.根据权利要求1所述的接口可扩展的通用性的JTAG调试方法，其特征在于，在所述步骤S1中：所述JTAG主机控制器，根据IEEE1149.1协议将数据转化为JTAG信号输出，JTAG主机控制器接口设计选择AMBA APB接口协议，为了实现在线同时连接多个设备进行调试功能，设计JTAG接口信号，包括测试模式选择、测试时钟、测试数据输出、测试数据输入、测试复位；根据IEEE1149.1协议的TAP状态机设计，状态转换是由TMS控制的，JTAG MASTER控制器定义了16种状态用于控制TMS信号输出，包括：ST_TLR逻辑复位状态、ST_RTI运行空闲状态、ST_SDR选择数据扫描状态、ST_CDR数据捕获状态、ST_SHD数据移位状态、ST_E1D数据退出1状态、ST_E2D数据退出2状态、ST_PDR数据传输暂停状态、ST_UDR更新数据值状态、ST_SIR选择指令扫描状态、ST_CIR指令捕获状态、ST_SHI指令移位状态、ST_E1I指令退出1状态、ST_PIR指令传输暂停状态、ST_E2I指令退出2状态、ST_UIR更新指令值状态，实现将寄存器配置指令转成JTAG协议传送给目标调式设备；JTAG主机针对JTAG接口提供了对应功能的寄存器。4.根据权利要求1所述的接口可扩展的通用性的JTAG调试方法，其特征在于，在所述步骤S3中：与硬件配套的固件开发，基于Uboot环境开发，UBoot是嵌入式操作系统启动前的引导程序，代码开源、能够支持嵌入式处理器的多种种类。5.根据权利要求1所述的接口可扩展的通用性的JTAG调试方法，其特征在于，在所述步骤S4中：根据文件格式,增加JTAG主机的命令配置选项信息，针对JTAG接口各自定义一组调试指令，JTAG主机配置选项选择是否将调试系统固件加入UBoot编译环境中，选择成功之后，编译生成bin文件，通过电子设计自动化工具将内容固化到调试装置。6.一种接口可...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘佩，马鹏，张伟，任敏华，王叶辉，于建旺，於健，施陈婷，
申请(专利权)人：华东计算技术研究所中国电子科技集团公司第三十二研究所，
类型：发明
国别省市：