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一种嵌入式系统实现的JTAG调试器
来源:本站整理  作者:佚名  2009-11-05 11:09:30



    ARM7TDMI 提供了4 条扫描链, 分别是扫描链0、1、2 和3.通过扫描链0可以访问arm7TDMI内核的外围电路,包括数据总线。该扫描链长度为113位, 具体包括数据总线的0 ̄31位、内核控制信号、地址总线的0 ̄31 位、嵌入式ICE -RT的控制信号等。扫描链1是扫描链0的子集, 长度为33位,具体包括数据总线的0 ̄31位和BREAKPT信号,扫描链1比扫描链0的长度短了很多,通过扫描链1可以更快地将指令或数据插入到ARM7TDMI的内部。扫描链2长度为38位, 该扫描链专门用来访问嵌入式ICE-RT内部的寄存器, 通过访问嵌入式ICERT的内部寄存器,可以让ARM7TDMI进入调试状态、设置断点、设置观察点。通过扫描链3, arm7TDMI可以访问外部的边界扫描链, 该扫描链用得很少。

    ARM7TDMI 的调试状态和正常运行状态是有区别的。在正常运行状态下, ARM7TDMI 由MCLK( MemoryClock)驱动, 正常运行。在调试状态下, ARM7TDMI的正常运行被打断,并且和系统的其他部分隔离开来。可以通过扫描链插入特定的ARM/THUMB指令来读写ARM7TDMI的内部寄存器和修改内存的内容。在完成需要的操作后,可以用RESTART JTAG 指令让arm7TDMI返回到正常运行状态,恢复原来的运行。

    JTAG调试器的嵌入式系统实现

    JTAG调试器硬件是以基于ARM7芯片的嵌入式系统实现的。该系统以带以太网接口的arm芯片S3C4510B为核心处理器, 以μClinux为嵌入式操作系统。JTAG调试器软件主要包括两部分: JTAG调试器与目标机的接口模块和与调试主机的接口模块。

    嵌入式系统设计

    设计并制作标准的S3C4510B应用系统, 主要配置为2MBFLASH、16MBSDRAM、10/100Mbps 自适应以太网口、终端接口、并行I/O 接口等。利用S3C4510B 的通用I/O口中的P[4]、P[5]、P[6]、P[8]分别模拟JTAG标准中TAP的4个信号接口, 即TCK、TMS、TDI、TDO.

    从软件上看, 需要将μClinux 操作系统移植到设计制作的基于S3C4510B的JTAG调试器硬件平台上,以便开发基于网络的调试器软件。μCLinux是为没有内存管理单元(MMU)的处理器设计的一种嵌入式操作系统,它继承了桌面Linux的强大网络功能,其内核采用模块化的组织结构,通过增减内核模块的方式来增减系统的功能。

    通常,在PC机上通过并口模拟JTAG时序,也可以按照标准仿真器设计JTAG调试器。与上述方案不同,本设计采用开放源代码软件设计JTAG调试器应用软件,主要参考了Open- JTAG小组开发的通过PC机并口实现JTAG操作的软件jtager - 1.0.0,将其中对PC 机并口的操作改为对S3C4510B口线的操作,通过设置S3C4510B的通用I/O口模式寄存器IOPMOD 的值可将P[4]、P[5]、P[6]设置为输出模式,将P[8]设置为输入模式,然后通过编程设置I/O口数据寄存器IOPDATA的值,控制P [4]、P[5]、P[6]、P[8]的状态实现JTAG标准要求的时序。随后,根据arm7TDMI调试特性,修改操作代码,增加通过网络的远程调试功能。

    arm7TDMI的JTAG指令实现

    ARM7TDMI 的指令寄存器长度是4位, 通过TAP和JTAG接口, 可以把指令装载到指令寄存器中。在CAPTURE-IR状态下, 固定值B0001总是被装载到指令寄存器中。在SHIFT- IR状态下, 可以把arm7TDMI支持的新指令从TDI串行输入,同时固定值B0001会从TDO 串行输出。通过输出的这个固定值,可以判断当前的操作是否正确。在UPDATE- IR状态下, 新输入的指令被装载到指令寄存器中。在回到RUN- TEST/IDLE状态后,新指令立即生效。

    IDCODE和SCAN_N是ARM7TDMI调试中经常用到的JTAG命令。IDCODE命令的二进制代码是1110.IDCODE命令将Device Identification Code寄存器连接到TDI和TDO之间。Device Identification Code寄存器的长度是32 位,通过TAP可以读到ARM7TDMI的ID.SCAN_N命令的二进制代码是0010.arm7TDMI 提供了4 条扫描链,通过SCAN_N指令可以选择需要访问的扫描链。选择扫描链的过程是:先把SCAN_N指令装载到指令寄存器中,该指令会将长度为4位的扫描链选择寄存器连接到TDI和TDO之间;通过TAP状态的转移便可使选择的扫描链连接到TDI和TDO之间。

    另外BYPASS、INTEST、RESTART等JTAG指令的实现方法与上面两条指令的实现方法类似。

    嵌入式ICE- RT逻辑实现

    嵌入式ICE- RT是arm处理器内部集成的在线仿真功能模块,通过JTAG调试接口与外界交互,其中包含的常用寄存器。

    要访问嵌入式ICE- RT内部的寄存器,可通过扫描链2对Debug Control Register进行访问。实现过程:通过TAP将SCAN_N指令写入JTAG指令寄存器中,通过TDI将数值2写到扫描链选择寄存器中,即选择了扫描链2,在通过扫描链2访问任何嵌入式ICE- RT内部寄存器之前,还需要用INTEST指令将当前通过SCAN_N指令选择的扫描链置为内部测试状态。写入INTEST指令的过程和写入SCAN_N 指令的过程类似。接下来就可以通过扫描链2访问嵌入式ICE- RT内部寄存器,实现对arm7TDMI的基本调试功能。

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