MAXQ處理器的串口轉(zhuǎn)JTAG接口板

摘要：本應(yīng)用筆記討論串口轉(zhuǎn)JTAG接口板能夠接收的命令。該接口板用于實現(xiàn)與MAXQ微控制器的接口。此處描述的命令可幫助開發(fā)人員讀寫MAXQ存儲器(代碼和數(shù)據(jù))，讀寫寄存器，以及使用在線調(diào)試器。

簡介

MAXQ微控制器使用測試訪問端口(TAP)，通過一個4線同步串行接口實現(xiàn)與主機(jī)器件的通信。該TAP支持在系統(tǒng)編程和在線調(diào)試。TAP與JTAG IEEE標(biāo)準(zhǔn)1149兼容。為實現(xiàn)與TAP的連接，Dallas Semiconductor開發(fā)了串口轉(zhuǎn)JTAG接口板和固件，通過標(biāo)準(zhǔn)RS-232串口接受命令，并將這些命令轉(zhuǎn)換成適當(dāng)?shù)腏TAG信號。本應(yīng)用筆記對固件使用的命令協(xié)議進(jìn)行說明。如果需要串口轉(zhuǎn)JTAG接口板的更詳細(xì)信息，請將問題通過電子郵件發(fā)至 micro.software@dalsemi.com (English only)。

下載：本應(yīng)用筆記中的源程序和原理圖。

注意：本應(yīng)用筆記假定您已熟悉MAXQ微控制器的TAP和基本JTAG通信。關(guān)于這些主題的詳細(xì)信息，請參考MAXQ系列用戶指南。

與固件接口

采用115200bps，8位、無校驗和1停止位格式與接口板串口連接，建立與串口轉(zhuǎn)JTAG接口板的通信。連接建立后，可采用ASCII或二進(jìn)制模式中的任何一種與固件接口。固件默認(rèn)為ASCII模式，將文本命令送至接口板，結(jié)果以文本字符串形式返回。二進(jìn)制模式將在下面進(jìn)行解釋，該模式下所有傳輸為8位字節(jié)序列?？赏ㄟ^命令在任意時刻切換這兩種模式。在ASCII模式下，可使用表1列出的命令。所有命令均對大小寫敏感?？稍谝恍兄休斎胍唤M命令，也可以一次輸入一個命令。

表1. 任何模式下均可接受的命令

命令	說明
h	保持復(fù)位，MAXQ停止運行。
H	釋放RESET使MAXQ工作。
I	使系統(tǒng)進(jìn)入旁路模式，復(fù)位TAP，使其返回Run-Test-Idle狀態(tài)。
JB	指示固件開始接受背景模式命令。該命令不切換目標(biāo)MAXQ模式，也不對目標(biāo)器件發(fā)送任何的JTAG命令。該命令僅指示固件MAXQ由其它途徑改變了模式。
JD	指示固件開始接受調(diào)試模式命令。該命令不切換目標(biāo)MAXQ的模式，也不對目標(biāo)器件發(fā)送任何的JTAG命令。該命令僅指示固件MAXQ由其它途徑改變了模式。
JL	指示固件開始接受自舉加載命令。該命令不切換目標(biāo)MAXQ的模式，也不對目標(biāo)器件發(fā)送任何的JTAG命令。該命令僅指示固件MAXQ由其它途徑改變了模式。
JX	指示固件開始接受旁路模式命令。該命令不切換目標(biāo)MAXQ的模式，也不對目標(biāo)器件發(fā)送任何的JTAG命令。該命令僅指示固件MAXQ由其它途徑改變了模式。
Q	查詢JTAG接口板的接口版本號。版本號以兩個十六進(jìn)制字符的形式輸出。任何時候任何命令格式或輸出改變后，該版本號改變。本文撰寫時接口版本號為01。
q	查詢JTAG接口板的固件版本號。版本號以兩個十六進(jìn)制字符的形式輸出。任何時候固件改變后，該版本號改變。本文撰寫時固件版本號為02。
Vtxxyy	設(shè)置JTAG接口板Timer0。由于JTAG時鐘必須小于目標(biāo)時鐘的1/8，固件使用Timer0來控制JTAG時鐘速率。固件在產(chǎn)生JTAG時鐘每個邊沿前，等待定時器溢出。用定時器T0M位的值替換命令中的't'，用TH0的值替換'xx'，用TL0的值替換'yy'。所有值均以十六進(jìn)制格式輸入。關(guān)于這些值的詳細(xì)信息，請參考超高速閃存微控制器用戶指南。
Yrbbdd	直接向TAP發(fā)送一個數(shù)值。用希望寫入的TAP寄存器替換'r'：0為DR，1為IR。'bb'是要寫入的位數(shù)(不包括狀態(tài)位)，'dd'是發(fā)送的數(shù)據(jù)。所有數(shù)值應(yīng)以十六進(jìn)制格式輸入。
Z	將固件切換為二進(jìn)制傳輸。
z	執(zhí)行JTAG時鐘的單個脈沖。
+	進(jìn)行JTAG接口板簡單硬件測試。CLK、TMS和TDI引腳全部置高，讀取TDO狀態(tài)，輸出為'0'或'1'。然后可測量引腳電壓，檢查其是否正常工作。
-	進(jìn)行JTAG接口板簡單硬件測試。CLK、TMS和TDI引腳全部置低，讀取TDO狀態(tài)，輸出為'0'或'1'。然后可測量引腳電壓，檢查其是否正常工作。

如上述命令所示，MAXQ JTAG引擎具有不同的模式：旁路模式、自舉加載模式、背景模式和調(diào)試模式。JTAG引擎功能在每個模式中均不同。當(dāng)JTAG引擎進(jìn)入不同模式時，除上面列出的命令以外，其它命令也開始生效。

旁路模式

上電復(fù)位時，TAP初始化為旁路模式。在該模式下，TAP被禁用，與MAXQ微控制器的其它部件沒有相互作用。在該模式下要激活TAP，可輸入兩個附加命令之一：'D'和'L'。'D'命令激活在線調(diào)試器，'L'命令激活自舉加載器。

自舉加載模式

當(dāng)采用'L'命令激活自舉加載器時，可直接向MAXQ固定用途ROM發(fā)送數(shù)據(jù)字節(jié)。每個發(fā)送的字節(jié)值以兩個十六進(jìn)制字符的形式表示。(關(guān)于固定用途ROM可接受字節(jié)的詳細(xì)信息，請聯(lián)系 micro.software@dalsemi.com (English only)。) 對于輸入的每個字節(jié)，固件輸出加載器返回的字節(jié)和自TAP接收的狀態(tài)位。輸出格式為"00xx:ss"，其中'xx'是輸出字節(jié)，'ss'是狀態(tài)位。一旦輸入"Exit Loader"命令(0x01)后，必須使用表1中列出的'J'命令之一，指示JTAG接口板MAXQ不再處于自舉加載模式。

背景模式

在JTAG引擎的背景模式，可以讀寫JTAG斷點寄存器(BP0-BP5)，讀寫在線調(diào)試寄存器(ICDC、ICDF、ICDA和ICDD)，判決何時出現(xiàn)斷點匹配，人工調(diào)用調(diào)試模式。支持這些操作的命令列于表2中。該模式下所有帶有輸出的命令，其輸出格式為"xxyy:ss"，其中'xx'是輸出數(shù)據(jù)的MSB，'yy'是LSB，'ss'是從TAP返回的狀態(tài)位。

表2. 背景模式下的命令

命令	說明
A	讀ICDA寄存器
axxyy	寫ICDA寄存器，其中'xx'是新值的MSB，'yy'是新值的LSB。以兩個十六進(jìn)制字符形式輸入。
Bi	讀6個斷點寄存器之一，'i'是要讀取的斷點寄存器索引(0至5)。
bixxyy	寫6個斷點寄存器之一，'i'是要寫入的斷點寄存器索引(0至5)，'xx'是新數(shù)值的MSB，'yy'是LSB。MSB和LSB的值應(yīng)以兩個十六進(jìn)制字符形式輸入。
C	讀ICDC寄存器。
cxx	寫ICDC寄存器，'xx'是新值。新值應(yīng)以兩個十六進(jìn)制字符形式輸入。
D	讀ICDD寄存器。
dxxyy	寫ICDD寄存器，'xx'是新值的MSB，'yy'是新值的LSB。新值應(yīng)以兩個十六進(jìn)制字符形式輸入。
E	進(jìn)入調(diào)試模式。
F	讀ICDF寄存器。
N	無操作。

調(diào)試模式

JTAG引擎采用兩種方法進(jìn)入調(diào)試模式。第一種方法是在背景模式下，輸入"進(jìn)入調(diào)試模式"命令("E")。第二種方法是發(fā)生斷點匹配時激活調(diào)試模式。在這種情況下，應(yīng)輸入"JD"命令，通知固件模式已經(jīng)改變。在調(diào)試模式下，可以讀寫MAXQ寄存器，讀程序堆棧，讀寫數(shù)據(jù)存儲器，單步運行MAXQ CPU，返回至背景模式，驗證密碼以解鎖某些命令。表3列出了該功能支持的命令。

表3. 調(diào)試模式下的命令

命令	說明
E	退出調(diào)試模式，返回背景模式。
G	讀所有寄存器內(nèi)容。寄存器內(nèi)容返回順序取決于MAXQ的類型。
Mxxyyiijj	讀數(shù)據(jù)存儲器，'xx'是要讀取字地址的MSB，'yy'是地址的LSB，'ii'是要讀取數(shù)量的MSB，'jj'是其LSB。所有數(shù)值應(yīng)以兩個十六進(jìn)制字符形式輸入。
mxxyyiijj	向數(shù)據(jù)存儲器寫一個字，'xx'是字地址的MSB，'yy'是地址的LSB，'ii'是要寫入字的MSB，'jj'是要寫入字的LSB。所有數(shù)值應(yīng)以兩個十六進(jìn)制字符形式輸入。
n	無操作。
Pxx1...xx32	用給定數(shù)據(jù)匹配密碼。所有32個字節(jié)值應(yīng)以兩個十六進(jìn)制字符形式輸入。
R0iim	讀寄存器，'ii'是寄存器索引，'m'是寄存器模數(shù)。索引應(yīng)以兩個十六進(jìn)制字符形式輸入，模數(shù)應(yīng)以一個十六進(jìn)制字符形式輸入。
r0iimxxyy	寫寄存器，'ii'是寄存器索引，'m'是寄存器模數(shù)，'xx'是新數(shù)值的MSB，'yy'是LSB。索引和新數(shù)值的每個字節(jié)應(yīng)以兩個十六進(jìn)制字符形式輸入。模數(shù)應(yīng)以一個十六進(jìn)制字符形式輸入。
Sxxyyiijj	讀程序堆棧，'xx'是要讀取的字地址MSB，'yy'是地址的LSB，'ii'是要讀取數(shù)量的MSB，'jj'是其LSB。所有數(shù)值應(yīng)以兩個十六進(jìn)制字符形式輸入。
T	在當(dāng)前指令指針處執(zhí)行指令。

注意：表2中列出的所有背景模式命令('E'除外)也可以用于調(diào)試模式。

二進(jìn)制傳輸

表1、2和3中描述的命令可方便的進(jìn)行手工輸入，其輸出也易于理解。但在多種情況下，將由軟件控制JTAG接口板。由于軟件不方便使用ASCII命令，將結(jié)果轉(zhuǎn)換回二進(jìn)制數(shù)據(jù)時也存在不必要的處理過程，因此，JTAG固件也支持二進(jìn)制傳輸。在二進(jìn)制傳輸模式下，數(shù)據(jù)傳送至TAP，首先發(fā)送一個字節(jié)用于指示要發(fā)送字節(jié)的數(shù)量，然后發(fā)送數(shù)據(jù)。對于發(fā)送數(shù)據(jù)的每個字節(jié)，固件輸出兩個字節(jié)。返回的第一個字節(jié)是傳輸中讀取的狀態(tài)位。第二個字節(jié)是傳輸中從TAP讀取的數(shù)值。二進(jìn)制模式還具有特殊命令。這些命令在表4中進(jìn)行了說明。發(fā)送這些特殊命令時，長度字節(jié)應(yīng)為0，以指示固件將接收的下一個字節(jié)做為特殊命令處理。對于這些特殊命令，返回單個字節(jié)。這通常只是命令的回應(yīng)。

表4. 二進(jìn)制傳輸時，使用的特殊命令

命令	說明
0x00	退出二進(jìn)制模式傳輸，重新接受ASCII命令。
0x01	設(shè)置TAP IR寄存器為數(shù)據(jù)傳輸目的寄存器。
0x02	設(shè)置TAP DR寄存器為數(shù)據(jù)傳輸目的寄存器。
0x03	傳輸數(shù)據(jù)時，僅發(fā)送每個字節(jié)的低3位。
0x04	設(shè)置RESET引腳為邏輯高電平。
0x05	清零RESET引腳為邏輯低電平。
0x06	執(zhí)行JTAG時鐘的單個脈沖。
0x07	讀取TDO引腳的狀態(tài)。
0x08	傳輸數(shù)據(jù)時，發(fā)送每個字節(jié)的所有8位。
0x09	設(shè)置TMS引腳為邏輯高電平。
0x0A	清零TMS引腳為邏輯低電平。
0x0B	設(shè)置TDI引腳為邏輯高電平。
0x0C	清零TDI引腳為邏輯低電平。
0x0D	設(shè)置T0M位。關(guān)于該位的詳細(xì)信息，請參考表1中'V'命令的說明。
0x0E	清零T0M位。關(guān)于該位的詳細(xì)信息，請參考表1中'V'命令的說明。
0x11	采用接收的下一字節(jié)做為TL0數(shù)值。發(fā)"下一"字節(jié)時不需要先發(fā)一個長度字節(jié)，也不需要'0'做為特殊命令說明字符。關(guān)于TL0寄存器的詳細(xì)信息，請參考表1中'V'命令的說明。
0x12	采用接收的下一字節(jié)做為TH0數(shù)值。發(fā)"下一"字節(jié)時不需要先發(fā)一個長度字節(jié)，也不需要'0'做為特殊命令說明字符。關(guān)于TH0寄存器的詳細(xì)信息，請參考表1中'V'命令的說明。

探測錯誤

在ASCII傳輸模式和二進(jìn)制傳輸模式下，發(fā)生的任何錯誤均由命令的輸出指示。在ASCII模式下，錯誤輸出形式為"*ERR=xx*"，其中xx為錯誤類型。在二進(jìn)制模式下，輸出錯誤代碼，而不是命令回應(yīng)。請參考表5的錯誤代碼說明。

表5. 錯誤代碼

錯誤代碼	說明
0x80	無法識別的命令或無效命令。
0x90	接收到無效的十六進(jìn)制字符。
0xA0	接收的輸入不足。
0xB0	錯誤斷點寄存器索引。
0xC?	接收到非預(yù)期狀態(tài)，其中?表示接收到的狀態(tài)位。

結(jié)論

采用本文檔中說明的命令，串口轉(zhuǎn)JTAG接口板可用于向MAXQ處理器裝載代碼，讀寫系統(tǒng)寄存器，讀寫存儲器，使用在線調(diào)試器。該過程可采用二進(jìn)制協(xié)議通過主機(jī)軟件自動完成或通過終端程序交互輸入完成。提供所有命令所需功能模塊以完全控制MAXQ系統(tǒng)。