原创 使用单片机实现低成本高速JTAG_TAP接口

JTAG接口的出处就不多做介绍了，自己在网上可以找到不少的资料。

JTAG_TAP接口有4个主要的信号线，分别是TCK,TDI,TDO,TMS；还有一些可选的信号线，如RTCK,TRST。
TCK信号为TAP接口的同步时钟信号。
TDI和TDO分别为TAP接口的输入和输出信号。
TMS用于控制TAP的状态。
RTCK为TCK信号的返回信号，一般用于TCK速度的自动调整(LPCARM还使用这个信号来使能JTAG接口)。
TRST为TAP的复位信号，根据TAP状态转换图，可以使用5个'1'的TMS信号来替代。

TAP状态转换图：

其中，各个状态的带箭头的连线上的数字为TMS信号，也就是说TMS信号控制着TAP接口的状态。
虽然状态看似比较多，但一般有意义的只有几个：TLR(Test-Logic-Reset)、RTI(Run-Test/Idle)、Capture-IR、Capture-DR、Shift-IR、Shift-DR、Update-IR、Update-DR这么一些，其他的状态都是浮云(或者说路过)。TAP接口主要控制着2个'寄存器'：IR(命令寄存器)和DR(数据寄存器)。

TAP主要操作有3个：
1．TAP复位，可以通过TRST或者TMS上输出5个'1'(进入TLR状态)来实现
2．读写IR
3．读写DR
可能了解ARM调试接口的人会说，在通过JTAG接口给ARM核总线写入指令后，需要控制在RTI状态下的TCK周期。确实，不过我认为这个控制是读写IR或者DR的一个参数。如果这个参数是0，这TAP会停留在Update-IR或者Update-DR，如果>0，则会在RTI状态上停留n个周期。

如果归结到程序上，可以实现3个函数(除了延时函数外)：
Access_IR，Access_DR，Write_TMS

接下来就是关键了，如果使用低成本的单片机来实现这个接口(不使用IO口来模拟)
当然，这个对单片机是有一定要求的，需要有2路硬件SPI兼容接口(有些单片机的USART可以工作在SPI模式下)，一路为主SPI，一路为从SPI。
把这2路SPI接口的SCK接在一起，作为TCK信号；主SPI接口的MISO作为TDO，MOSI作为TDI；从SPI接口的MISO作为TMS。这样，通过这2路SPI接口，就可以实现一个硬件的JTAG接口。当然，还是有一些限制的，比如，所有的操作必须以字节为单位，2次SPI操作间，由于需要运行程序，所以也会有一些延时。
为了弥补操作必须以字节为单位这个缺陷，可以利用Pause-IR和Pause-DR状态下，无论输出多少个TMS'0'，都不会影响结果的特性，来解决。也就是说，当需要执行的操作有小于8位的余量时，可以在Pause-XR状态下填补一些'0'，这样就可以使每个操作都凑成字节操作。

代码：
可以参考Versaloon的实现代码中的JTAG.c文件，里面的代码还考虑到了实现JTAG菊花链时，需要的额外处理。

验证项目(计划中)：
VJFlasher -- Versaloon Jtag Flasher，可以通过xml格式的配置文件简单的增加对各种芯片的支持(虽说简单是指不需要修改程序)