ARM JTAG 调试原理

原文链接：http://www.micetek.com.cn/technic/jtag.pdf

ARM JTAG 调试原理
OPEN-JTAG 开发小组

1 前言
这篇文章主要介绍 ARM JTAG 调试的基本原理。基本的内容包括了 TAP (TEST ACCESS
PORT) 和 BOUNDARY-SCAN ARCHITECTURE 的介绍，在此基础上，结合 ARM7TDMI 详细
介绍了的 JTAG 调试原理。
这篇文章主要是总结了前段时间的一些心得体会，希望对想了解 ARM JTAG 调试的网友们
有所帮助。我个人对 ARM JTAG 的理解还不是很透彻，在文章中，难免会有偏失和不准确的地
方，希望精通 JTAG 调试原理的大侠们不要拍砖，有什么问题提出来，我一定尽力纠正。同时
也欢迎对 ARM JTAG 调试感兴趣的朋友们一起交流学习。

2 IEEE Standard 1149.1 - Test Access Port and Boundary-Scan Architecture
既然是介绍 JTAG 调试，还是让我们从 IEEE 的 JTAG 调试标准开始吧。JTAG 是 JOINT
TEST ACTION GROUP 的简称。IEEE 1149.1 标准就是由 JTAG 这个组织最初提出的，最终由
IEEE 批准并且标准化的。所以，这个 IEEE 1149.1 这个标准一般也俗称 JTAG 调试标准。
接 下 来的这 一 部分， 主 要简单 的 介绍了 TAP (TEST ACCESS PORT) 和
BOUNDARY-SCAN ARCHITECTURE 的基本构架。虽然不是很全面，但对了解 JTAG 的基本
原理来说，应该是差不离了。如果希望更全面深入的了解 JTAG 的工作原理，可以参考 IEEE
1149.1 标准。

2-1 边界扫描
在 JTAG 调试当中，边界扫描（Boundary-Scan）是一个很重要的概念。边界扫描技术的
基本思想是在靠近芯片的输入输出管脚上增加一个移位寄存器单元。因为这些移位寄存器单
元都分布在芯片的边界上（周围），所以被称为边界扫描寄存器（Boundary-Scan Register Cell）。
当芯片处于调试状态的时候，这些边界扫描寄存器可以将芯片和外围的输入输出隔离开来。
通过这些边界扫描寄存器单元，可以实现对芯片输入输出信号的观察和控制。对于芯片的输
入管脚，可以通过与之相连的边界扫描寄存器单元把信号（数据）加载倒该管脚中去；对于
芯片的输出管脚，也可以通过与之相连的边界扫描寄存器“捕获”（CAPTURE）该管脚上的
输出信号。在正常的运行状态下，这些边界扫描寄存器对芯片来说是透明的，所以正常的运
行不会受到任何影响。这样，边界扫描寄存器提供了一个便捷的方式用以观测和控制所需要
调试的芯片。另外，芯片输入输出管脚上的边界扫描（移位）寄存器单元可以相互连接起来，
在芯片的周围形成一个边界扫描链（Boundary-Scan Chain）。一般的芯片都会提供几条独立的
边界扫描链，用来实现完整的测试功能。边界扫描链可以串行的输入和输出，通过相应的时
钟信号和控制信号，就可以方便的观察和控制处在调试状态下的芯片。
利用边界扫描链可以实现对芯片的输入输出进行观察和控制。下一个问题是：如何来管
理和使用这些边界扫描链？对边界扫描链的控制主要是通过 TAP（Test Access Port）Controller
来完成的。在下一个小节，我们一起来看看 TAP 是如何工作的。