JTAG的基本原理

1、简介

JTAG的英文名称为Joint Test Action Group，中文名字叫做联合测试工作组，是一种国际标准测试协议（IEEE 1149.1兼容），主要用于芯片内部测试及对系统进行在线仿真、调试，它在芯片内部封装了专门的测试电路 TAP （ Test Access Port ，测试访问口），通过专用的JTAG测试工具对芯片进行测试。现在多数的高级器件都支持JTAG协议，如以以ARM为核心的手机CPU、DSP、FPGA等芯片都会带JTAG接口。标准的JTAG接口是4线：TMS、TCK、TDI、TDO，分别为模式选择、时钟、数据输入和数据输出线。

                       

2、接口

JTAG 技术是一种嵌入式调试技术，JTAG最初是用来对芯片进行测试的，JTAG的基本原理是在器件内部定义一个TAP（Test Access Port；测试访问口）通过专用的JTAG测试工具对内部节点进行测试。JTAG测试允许多个器件通过JTAG接口串联在一起，形成一个JTAG链，能实现对各个器件分别测试。如今，JTAG接口还常用于实现ISP（In-SystemProgrammer，在系统编程），对FLASH等器件进行编程。

JTAG调试接口有TMS、TCK、TDI、TDO四根调试信号，可选信号脚为：TRST、RESET复位信号和RTCK（同步时钟）。

TRST：JTAG复位，连接到目标CPU的nTRST引脚，用于复位CPU调试接口的TAP控制器；目标板上应将此脚上拉到高电位，避免意外复位；

3、JTAG功能

JTAG是最基本的通讯协议之一，大家可以理解为与RX、TX以及USB的道理一样，只是一种通讯手段，但与RX TX以及USB有很重大的不同，那就是这个JTAG协议是最底层的，说的通俗一点，一般来说，手机里边，CPU是老大，妥妥的吧？但在JTAG面前，他就变得不那么回事了，JTAG协议就是用来控制CPU的，在JTAG面前CPU变成喽啰了。一般的协议是求着CPU读写字库的程序，但JTAG可以读写CPU的程序，命令让CPU啥活都干，擒贼先擒王，JTAG就是屠龙刀。

所有的手机CPU都支持JTAG协议，也必须支持JTAG协议，因为CPU里边的数据只有通过JTAG功能才能写入，在内部数据错乱的时候或者其他部分重要数据错乱的时候，CPU可能就不理会RX TX或者USB了，在这个时候，用JTAG协议功能，强制手机CPU乖乖的干活。

说的简单一点，让大家理解，就是在CPU由于软件原因不联机的时候，JTAG是唯一能够恢复这部分软件的工具。JTAG能够指挥CPU干任何事，在JTAG面前CPU只是一个马仔。

A.    下载器，即烧写软件到FLASH里；

B.    用于调试程序，通过JTA接口可以调试电路板上的程序，跟医生的听诊器似的，可探听芯片内部小心思；

C.    边界扫描，可以访问芯片内部的信号逻辑状态，还有芯片引脚的状态等等。

4、JTAG的引脚定义

a)     Test Clock Input (TCK)------测试时钟输入，TCK在IEEE1149.1标准里是强制要求的；

b)    Test Mode Selection Input (TMS) ----测试模式选择，TMS用来设置JTAG口处于某种特定的测试模式，TMS信号在TCK的上升沿有效，TMS在IEEE1149.1标准里也是强制要求的；

c)     Test Data Input (TDI)------ 测试数据输入，所有的数据都是通过TDI接口串行输入的，TDI在IEEE1149.1标准里是强制要求的；

d)    Test Data Output (TDO)------测试数据输出，所有的数据都是通过TDO接口串行输出的，TDO在IEEE1149.1标准里是强制要求的；

e)     Test Reset Input (TRST)------测试复位，输入引脚，低电平有效，这个信号接口在IEEE 1149.1标准里是可选的，并不是强制要求的。

f)      (VTREF) -----参考电压信号，这个引脚一般直接连接VCC。用于检查目标板是否供电，直接与目标板VDD联，并不向外输出电压，这个引脚也是强制要求的；

g)     目标板参考电压信号。Return Test Clock (RTCK) ----由芯片返回给仿真器的时钟信号,用来同步TCK信号的产生，不使用时直接接地，不是必选的；

h)    System Reset ( nSRST)------与目标板上的系统复位信号相连,可以直接对目标系统复位，同时可以检测目标系统的复位情况，为了防止误触发应在目标端加上适当的上拉电阻；

i)      GND------公共地信号。

虽然TRST、nSRST是可选的信号；但一般都建议接上，使得仿真器能够在连接器件前对器件进行复位，以获得较理想的初始状态，便于后续仿真。

由于JTAG在实验室调试的时候经常使用排线连接，为了增强抗干扰能力，在每条信号线间加上地线就出现了这种20针的接口。但事实上，RTCK、USERIN、USER OUT一般都不使用，于是还有一种14针的接口。对于实际开发应用来说，由于实验室电源稳定，电磁环境较好，干扰不大。

5、20、14、10 pin JTAG的引脚关系

值得注意的是，不同的IC公司会自己定义自家产品专属的Jtag头，来下载或调试程序。嵌入式系统中常用的20、14、10pin JTAG的信号排列如下：

需要说明的是，上述JTAG管脚的名称是对IC而言的。例如TDI脚，表示该脚应该与IC上的TDI脚相连，而不是表示数据从该脚进入download cable。实际上10针的只需要接4根线，4号是自连回路，不需要接，1，2接的都是1管脚，而8，10接的是GND，也可以不接。
        责任编辑：彭菁