JTAG 指令寄存器和指令譯碼器介紹

Instruction Register (IR) 指令寄存器

指令寄存器的目的是通過(guò) TDI 信號(hào)移入指令。另外，指令寄存器還可以在新指令完全移入之前，存儲(chǔ)當(dāng)前的指令。

一般情況下，一個(gè) IR 會(huì)圖 1 中的那樣，包含兩個(gè)寄存器。Hold 寄存器存儲(chǔ)的是前一條指令，Shift 寄存器用于在不影響前一條指令的情況下，移入下一條指令。

圖 1- 數(shù)據(jù)寄存器頂層示意圖

指令寄存器的控制信號(hào)來(lái)自于 TAP 控制器，具體的控制信號(hào)數(shù)值取決于當(dāng)前 FSM 狀態(tài)機(jī)的狀態(tài)，使指令寄存器工作 Shift 寄存器移入/移出指令（即 Shift-IR 狀態(tài)下的串行更新過(guò)程），或者使 Shift 寄存器的內(nèi)容傳遞到 Hold 寄存器中（即 Update-IR 狀態(tài)下的并行更新過(guò)程）。

假設(shè)一個(gè) 4 比特長(zhǎng)度的指令寄存器，如果要向其中裝填的一個(gè)數(shù)值，比如 4‘b1100，那么需要以下幾個(gè)步驟：

控制 TMS 信號(hào)輸入以下序列，使?fàn)顟B(tài)機(jī)從 “Test Logic Reset” 狀態(tài)轉(zhuǎn)入 "Shift-IR" 狀態(tài)：

TMS = 0 (1st clock)

TMS = 1 (2nd clock)

TMS = 1 (3rd clock)

TMS = 0 (4th clock)

TMS = 0 (5th clock)

在 "Shift-IR" 狀態(tài)時(shí)，在接下來(lái)的 3 個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)保持 TMS = 0，并通過(guò) TDI 串行移入指令數(shù)值（4'b1100）。NOTE：這里使用 3 個(gè)時(shí)鐘周期就移入了 4 比特?cái)?shù)據(jù)，這是因?yàn)閿?shù)據(jù) 4'b1100 的 LSB （即比特 0）在第四個(gè)時(shí)鐘周期后出現(xiàn)在 TDI 端口上，這樣在第五個(gè)時(shí)鐘周期 FSM 進(jìn)入"Shift-IR" 狀態(tài)時(shí)就會(huì)將 LSB 移入。最終，數(shù)據(jù)的最后一比特 MSB 會(huì)在第八個(gè)時(shí)鐘周期移入。

控制 TMS 信號(hào)輸入以下序列，使?fàn)顟B(tài)機(jī)從 "Shift-IR" 狀態(tài)移入 “Update-IR” 狀態(tài)：

在 FSM 進(jìn)入 “Update-IR” 狀態(tài)后，Shift 寄存器中的數(shù)值（4'1100）會(huì)并行地被加載到 Hold 寄存器。此時(shí)，該指令將可以被指令譯碼器讀取。

TMS = 1 (9th clock)

TMS = 1 (10th clock)

Instruction Decoder 指令譯碼器

指令寄存器（IR）中的指令會(huì)被傳輸給指令譯碼邏輯，譯碼邏輯會(huì)根據(jù)指令選取下一步 JTAG 操作的目標(biāo)數(shù)據(jù)寄存器。

我們給每個(gè)數(shù)據(jù)寄存器都分配了一個(gè)不同的指令碼數(shù)值。當(dāng)選擇某個(gè)數(shù)據(jù)寄存器時(shí)，會(huì)將其對(duì)應(yīng)的指令裝填到指令寄存器中，隨后指令譯碼器將譯碼該指令碼，并建立其一條 TDI/TDO 和對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)寄存器之間的通路。

假設(shè)我們的 JTAG 模塊中有兩個(gè)數(shù)據(jù)寄存器 DR-1 和 DR-2，以及一個(gè) 4 比特寬度的指令寄存器。所以我們將給每個(gè)數(shù)據(jù)寄存器指定一個(gè)指令碼以及對(duì)應(yīng)的指令，比如：

DR-1 ( opcode = 4’b0010)

DR-2 ( opcode = 4’b0011)

NOTE：采用 4 比特指令碼，是因?yàn)樵?JTAG 指令譯碼器位寬為 4 比特。

如果我們想通過(guò) JTAG 訪問(wèn) DR-2，那么我們需要在指令譯碼器中裝填數(shù)值 4'b0011，指令譯碼器將可以譯碼該數(shù)值，并選中 DR-2。

編輯：黃飛