jtag的基本原理与调试原理

　　JTAG最初是用来对芯片进行测试的，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测试工具对进行内部节点进行测试。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。现在，JTAG接口还常用于实现ISP（In-System Programmable？在线编程），对FLASH等器件进行编程。

　　JTAG编程方式是在线编程，传统生产流程中先对芯片进行预编程实现再装到板上因此而改变，简化的流程为先固定器件到电路板上，再用JTAG编程，从而大大加快工程进度。JTAG接口可对PSD芯片内部的所有部件进行编程

　　简单地说，JTAG的工作原理可以归结为：在器件内部定义一个TAP（TestAccessPort，测试访问口），通过专用的JTAG测试工具对内部节点进行测试和调试。

　　边界扫描

　　边界扫描（Boundary-Scan）即在芯片的每个输入输出管脚上都增加一个移位寄存器单元（Boundary-Scan Register Cell），因为这些移位寄存器单元分布在芯片的边界上，所以被称为边界扫描寄存器。在JTAG 调试中，边界扫描是一个很重要的概念，当需要调试芯片时，这些寄存器将芯片与外围电路隔离，实现对芯片输入输出信号的观察和控制：对于输入管脚，可以通过与之相连的边界扫描寄存器单元把数据加载到该管脚中；对于输出管脚，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；正常运行状态下，这些边界扫描寄存器单元对芯片是透明的，所以正常的运行不会受到影响。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），它可以串行的输入和输出，通过相应的时钟信号和控制信号，实现对处在调试状态下的芯片的输入和输出状态的观察和控制。

　　在CPU外围，处理器内部包含了JTAG的硬件实现，并且向外界提供接口，也就是上面所说的TMS、TCK、TDI、TDO四个引脚。

　　这里的CPU：是指运算处理单元，只包含了内部寄存器以及运算单元等基本部件。

　　这里的处理器：是指CPU 扩展芯片，不是SoC。

　

　　JTAG如何用于芯片测试呢？　其中用到的最主要部件就是边界扫描链。命名为边界扫描链，是由于它位置处于处理器的边界上。

　　我们知道CPU是通过引脚与外围交流的，所有的数据都会通过引脚输入或者输出，而JTAG就是通过监控引脚的信号达到芯片测试的目的。而边界扫描链就是在引脚上的一个部件。如下图：

　

　　通过边界扫描链，当有信号输入的时候，边界扫描链就能获取信号，当CPU要输出信号的时候，边界扫描链也能获取要输出的信号。另外，也可以通过边界扫描链来直接向外部输出信号。

　　无论是信号的抓取还是输出，都需要有接口来保存这些信号，TDI 跟 TDO 就是做这样一些工作的。如图：

　　

　　本来边界扫描链保存着引脚上的信号，当通过TDI引脚输入我们自己的信号的时候，会发生沿上面红线方向的移位操作，

　　TDI ——〉 边界扫描链 —— 〉 TDO

　　就能从TDO获取边界扫描链上的信号，我们从TDI输入的信号也会到边界扫描链上去。

　　在CPU跟外界通信的引脚上的数据无非就是 指令 跟 数据信号（包括地址跟数据） 两种。但是这两者的结合形成了一个完整的程序，能对它们进行监控就表明我们能进行程序的调试。一般的芯片都会提供几条独立的边界扫描链，对边界扫描链的控制主要是通过 TAP（Test Access Port） Controller来完成的。

　　上面的只是jtag最基本的原理，要对程序更好的调试还需要控制部件，还有更多寄存器的结合等等。