好的，关于 JTAG 接口与 Flash (主要是非易失性存储器，如 NOR/NAND Flash, EEPROM, 甚至是 FPGA 配置 Flash) 的设计与实现方法，主要思路是利用 JTAG 强大的边界扫描和控制能力来访问和操作 Flash 存储器。

以下是几种常见的设计实现方法：

1. 通过目标处理器/控制器的内置机制（最常用）：

   • 原理：目标芯片（通常是微控制器 MCU、片上系统 SoC 或数字信号处理器 DSP）内部集成了 JTAG 接口控制器，并内置了访问其内部 Flash 或控制外部 Flash 所需的逻辑电路。调试器通过 JTAG 发送特定的调试命令给这个控制器。
   • 过程：
     • 调试器连接到目标板的 JTAG 接口。
     • 调试软件发送 JTAG 命令激活目标的调试模式。
     • 调试软件（如 OpenOCD, J-Link Commander, Xilinx Vivado Lab Tools 等）将用户提供的程序/数据文件发送给目标。
     • 目标芯片内部的 JTAG 控制器接收数据包。
     • 目标芯片内部的编程状态机或内存控制器执行实际的 Flash 擦除、编程和校验操作。
     • 操作状态和结果通过 JTAG 链路反馈给调试软件。
   • 实现关键：主要在于目标芯片的设计，需要将 JTAG 调试接口逻辑、调试逻辑单元、内存控制器和内部 Flash/外部 Flash 控制器集成起来，提供必要的调试指令集来实现对 Flash 的操作。
   • 优点：无需额外硬件；软件支持成熟（芯片厂商提供工具链）；速度快；稳定可靠。
   • 缺点：完全依赖目标芯片自身是否提供此功能及功能完整度。不同厂商、不同芯片的实现细节和支持工具有差异。

2. 使用 JTAG 直接驱动 Flash 接口信号（BITBANG，较少见）：

   • 原理：利用 JTAG 的 TDI (数据输入), TDO (数据输出), TCK (时钟), TMS (模式选择) 引脚（有时还需要配合其它可用引脚如 TRST, RTCK），通过软件在调试器端精确控制这些引脚的时序，模拟出目标 Flash 芯片所需的通信协议。
   • 过程：
     • JTAG 调试器上的 GPIO (由 TDI, TDO 等模拟) 连接到目标 Flash 的相应接口引脚（如 SPI Flash 的 CS, CLK, MOSI, MISO）。
     • 在 PC 上运行专门的调试器软件（如 OpenOCD）或自定义脚本。
     • 该软件根据要模拟的协议（SPI, I2C, 并行等）编写 JTAG 位操作指令序列。
     • 通过 TCK 脉冲驱动，软件精确控制 TMS 改变 JTAG 状态机状态，同时控制 TDI 输出数据位，并在 TDO 上读取数据位，从而在目标 Flash 接口上产生所需的时钟和数据波形。
     • 软件“翻译”Flash 读写命令和数据为对应的位操作序列。
   • 实现关键：调试器软件（如 OpenOCD）需要提供强大的“bitbang”驱动支持。开发者需要编写非常底层的脚本来描述 Flash 的操作时序（延迟、时钟高低电平顺序、数据采样边沿等）。需要在设计上确保 JTAG 信号线能被拉到 Flash 附近并正确连接（可能需要缓冲电路）。
   • 优点：理论上适用于任何 JTAG 调试器连接到的、引脚可访问到的 Flash 芯片；灵活性高。
   • 缺点：速度非常慢；需要深入理解 JTAG 状态机和目标 Flash 的精确时序；软件实现复杂且易出错；稳定性相对较差（受线路影响大）；需要物理连接 JTAG 引脚到 Flash 接口（可能需飞线或专用测试点）。主要用于早期调试或没有其他选项的情况。

3. 通过 JTAG 间接访问（如 FPGA 配置）：

   • 原理：常用于 FPGA 开发。FPGA 的配置数据存储在外部或内部的配置 Flash 中。JTAG 接口连接到 FPGA 的内部 JTAG TAP (测试访问端口)。
   • 过程：
     • 调试器连接到 FPGA 的 JTAG。
     • 配置工具（如 Vivado/Quartus）通过 JTAG 将比特流或编程指令发送给 FPGA。
     • FPGA 内部有专门的配置逻辑单元。
     • 该单元接收 JTAG 命令和数据，然后通过 FPGA 的专用配置接口或复用通用 IO 口（作为 SPI 或 SelectMap 控制器），去直接驱动外部配置 Flash 完成编程。
     • 完成后，该配置单元也可能通过 JTAG 报告状态。
   • 实现关键：FPGA 厂家在芯片内部集成了硬核配置控制器，并通过 JTAG 接口暴露了一个编程此控制器的通道。开发板设计需要将 FPGA 的配置接口连接到外部配置 Flash。
   • 优点：是 FPGA 开发和更新固件的标准方式；稳定可靠；速度快（FPGA 硬件控制）。
   • 缺点：主要针对 FPGA 的配置 Flash；依赖 FPGA 厂商工具和内部硬核。

4. 使用 JTAG 到内存总线的桥接/控制器（少见）：

   • 原理：一些较复杂或专用的 SoC 可能提供一个特殊的 JTAG 操作模式，允许调试器通过 JTAG 直接发起对（片内或片外）内存总线上的读写操作。如果 Flash 挂载在该总线上，则可直接读写。
   • 过程：调试软件通过 JTAG 发送特殊的内存读写命令序列。SoC 内部的调试逻辑解释这些命令，并将其转换成符合总线协议的读写事务，最终访问到 Flash。
   • 实现关键：高度依赖 SoC 自身设计是否提供此能力，以及提供多大的带宽和控制粒度。需要 SoC 内部集成复杂的调试总线主机/代理。
   • 优点：非常灵活，可直接访问总线上的任何设备。
   • 缺点：实现复杂；依赖于特定 SoC 支持；通常速度不如内置专用状态机快；安全问题（可能被用于非授权访问）；实际应用较少。

设计实现中的核心考虑点：

• 目标选择：你的目标板或芯片是什么？它支持哪种方法？（方法 1 是最主流的选择）。
• 工具链支持：选择的调试器硬件和软件工具是否支持你目标芯片/板卡？是否提供便捷的 Flash 编程命令或脚本？
• 接口物理连接：JTAG 调试器如何连接到目标板？连接器类型、信号定义？信号完整性是否需要考虑（线长、端接）？
• 协议支持：目标 Flash 使用什么接口协议？调试器和目标芯片是否支持该协议？
• 编程流程：如何触发编程？是否需要先擦除？扇区擦除还是整片擦除？如何保护 Flash（写保护位）？如何校验？
• 安全性：是否需要 JTAG 访问密码或解锁序列？编程过程中是否有敏感数据暴露？
• 调试接口：除编程外，JTAG 通常还用于调试。设计时需确保编程和调试都能正常工作。

总结：

对于绝大多数基于微控制器、SoC 或 FPGA 的嵌入式系统，方法 1（利用芯片内置的 JTAG-Flash 编程功能）是最主流、最成熟、最高效可靠的方式。工具链支持好，操作简单。方法 3 是 FPGA 配置的标准流程。方法 2（Bitbang）是一种非常有用的保底方案或早期硬件调试手段，但不适合量产。方法 4 通常存在于一些特殊场景。

因此，在设计带有 JTAG 和 Flash 的系统时，优先考虑选择内置了 JTAG-Flash 编程支持的目标芯片（MCU/SoC），并参考其参考设计进行 JTAG 连接设计，同时利用厂商提供的工具链进行开发和烧录。这是实现该功能最便捷和高效的方法。