JTAG接口：电子产品开发和生产中的“万能钥匙”

JTAG（Joint Test Action Group，联合测试行动小组）接口是一种国际标准的电子电路测试协议，最初是为了便于芯片级的测试和调试而开发的。JTAG技术主要应用于嵌入式系统中，尤其是对于那些具有复杂可编程逻辑器件（如FPGA、CPLD）和微控制器的电路板。

JTAG接口通常由四个必要信号线组成：TMS、TCK、TDI、TDO，分别为模式选择、时钟、数据输入和数据输出线。JTAG接口广泛应用于硬件调试、固件升级、电路测试等领域，是现代电子设计和制造中不可或缺的一部分。

 

一、JTAG接口的介绍

JTAG是一种用于测试芯片和Debug的接口技术，它可以让开发者通过JTAG接口访问CPU内部寄存器和挂在CPU总线上的设备，如FLASH、RAM、SOC等内置模块的寄存器，如UART、Timers、GPIO等等的寄存器。含有JTAG Debug接口模块的CPU只要时钟正常，就可以通过JTAG接口访问这些寄存器。

要使用JTAG接口下载程序到RAM，需要先设置RAM的基地址、总线宽度、访问速度等等。有些SOC可能还需要Remap才能正常工作。如果使用JTAG接口，相关的寄存器可能还处在上电值或错误值，RAM不能正常工作，所以下载必然要失败。因此，在使用JTAG接口之前，需要先设置RAM（在ADW中，可以在Console窗口通过Let命令设置；在AXD中可以在Console窗口通过Set命令设置）。

 

二、JTAG接口引脚定义

JTAG接口有许多不同种类，包括4针脚、6针脚、10针脚、14针脚、20针脚等。这里以JTAG接口的20针脚为例，参考下图引脚定义表格。

以上是20针JTAG接口的引脚定义，其中包含了TCK、TMS、TDI、TDO、TRST等测试相关的信号，以及JTAG输入输出、用户自定义输入、电源和编程电压等。

 

三、JTAG接口PCB设计

1、确定JTAG接口的规格要求，例如JTAG信号的数量、电平范围等。根据规格要求，选择合适的JTAG连接器和PCB封装。

2、在PCB上预留JTAG连接器的位置，并确保连接器的接脚与PCB布线边缘预留足够的距离，以避免信号完整性问题和EMC辐射问题。

3、为了方便烧录程序，布局时通常摆放在板边， 并尽量靠近CPU。一般是1脚朝外布局。

4、放置TEST、JATA接口的上下拉或串接电阻靠近接口。

5、布线注意走在同一层，时钟线与其他信号线保持4w以上间距。

6、根据JTAG连接器的规格书和PCB布线规则，设计JTAG连接器的焊盘布局和信号线宽、线距等。

7、考虑JTAG连接器与周边组件和电源的交互，设计相应的电源和地平面，以提供稳定的电源电压和良好的信号完整性。

 

四、PCB可制造性设计

JTAG是一种串行接口标准，用于测试和调试嵌入式系统中的集成电路。在进行PCB设计时，需要考虑JTAG接口的制造性设计方面。

1、走线宽度

JTAG接口的信号线宽度应该根据信号的电流和负载要求进行设计，此时需考虑生产的蚀刻公差，避免线宽被蚀刻线幼。

2、走线间距

JTAG接口的信号线间距应该足够大，以保证信号的质量和稳定性。此时需考虑生产的制成能力，避免因间距小导致信号质量差或短路。

3、焊盘设计

JTAG接口的焊盘应该足够大，以便于焊接和连接，同时应该避免与其他信号焊盘冲突。

4、元件布局

JTAG接口的元件应该尽量靠近板边，方便测试与程序烧录。同时应该避免元件布局过于密集，造成组装焊接不方便。

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审核编辑 黄宇