JTAG: Lesen von Chips mit gemeinsamem Protokoll der Testaktionsgruppe

JTAG (Joint Test Action Group) ist ein weit verbreitetes Protokoll zum Debuggen, Programmieren und Testen integrierter Schaltungen (ICs). Es ermöglicht eine direkte Kommunikation mit einem Chip, um seinen Speicher zu lesen, Grenzschilder durchzuführen oder Firmware zu laden. In diesem Tutorial führen Sie die Grundlagen der Verwendung von JTAG zum Lesen von Chips, einschließlich Setup, Tools und Best Practices.

Was ist JTAG?

JTAG ist eine standardisierte Schnittstelle (IEEE 1149.1), die eine Möglichkeit bietet, Hardware auf Chipebene zu testen und zu debuggen. Es wird gewöhnlich verwendet in:

Firmwareentwicklung und Debugging
Testen von PCB -Verbindungen
Firmware auf Geräten blinken
Speicher aus ICs extrahieren

JTAG verwendet eine 4- oder 5-polige Schnittstelle:

Stift	Beschreibung
TDI	Testdaten in
Tdo	Daten testen
Tck	Testuhr
TMS	Testmodus auswählen
Trst	Test -Reset (optional)

Was Sie brauchen werden

JTAG -Adapter: Ein Hardware-Gerät zur Schnittstelle mit dem Chip (z. B. Segger J-Link, OpenOCD-unterstützte Adapter).
Zielgerät: Das IC oder das System, das Sie lesen möchten.
Softwaretools: Anwendungen für JTAG -Debugging, wie OpenOCD, Urjtag oder proprietäre Tools.
JTAG Pinout Dokumentation: Pin -Out -Diagramm für das Zielgerät.
Verbindungszubehör: Drähte, Kopfzeilen und ein Brotbrett (falls erforderlich).

Schritt 1: Einrichten der JTAG -Hardware

1. Identifizieren Sie die JTAG -Schnittstelle auf dem Zielgerät

In den Datenblatt- oder PCB -Schaltplätzen des Chips finden Sie die JTAG -Stifte.
Gemeinsame Etiketten für JTAG -Stifte umfassen TDI, TDO, TCK, Und TMS.
Einige Boards haben JTAG-Header (z. B. 10-polige oder 20-polige Anschlüsse) gekennzeichnet.

2. Schließen Sie den JTAG -Adapter an

Verdrahten Sie den Adapter mit dem Zielgerät und entsprechen dem JTAG -Pinout:
- TDI auf dem Adapter verbindet sich mit TDI auf dem Gerät und so weiter.
- Stellen Sie sicher, dass GND zwischen dem Adapter und dem Ziel verbunden ist.
- Geben Sie bei Bedarf das Zielgerät an.

3.. Überprüfen Sie die Spannungsniveaus

Stellen Sie sicher, dass der JTAG -Adapter die Spannungsniveaus des Zielgeräts (z. B. 3,3 V oder 1,8 V) unterstützt.
Einige Adapter verfügen über konfigurierbare Spannungseinstellungen.

Schritt 2: Installieren von JTAG -Software -Tools

1. OpenOCD (Open On-Chip-Debugger)

OpenOCD ist ein Open-Source-Tool, das häufig für JTAG-Debugging verwendet wird.

Installieren Sie es mit Ihrem Paketmanager (z. B., apt install openocd unter Linux).
Stellen Sie sicher, dass Ihr JTAG -Adapter von OpenOCD unterstützt wird.

2. Urjtag

Ein leichtes Werkzeug für Grenztarben und grundlegende JTAG -Operationen.

Installieren über Urjtags Website.

3. Herstellerspezifische Werkzeuge

Verwenden Sie für proprietäre Adapter wie Segger J-Link oder Xilinx die offizielle Software:

Segger J-Link: Laden Sie die J-Link-Tools von herunter Seggers Website.
Xilinx -Werkzeuge: Verwenden Sie Vivado oder Auswirkungen für das Debuggen von FPGA.

Schritt 3: Daten aus einem Chip lesen

1. Konfigurieren Sie die JTAG -Software

Erstellen oder laden Sie eine Konfigurationsdatei, in der das JTAG -Adapter und das Zielgerät angegeben werden.
- Beispiel für OpenOCD:
```
source [find interface/jlink.cfg]
transport select jtag
source [find target/stm32f4x.cfg]
init
halt
```

2. Erkennen Sie das Zielgerät

Führen Sie einen Befehl aus, um die JTAG -Kette zu scannen und verbundene Geräte zu identifizieren.

Für OpenOCD:
```
openocd -f interface/jlink.cfg -f target/stm32f4x.cfg
```
Suchen Sie nach erkannten Geräten im Ausgabeprotokoll.

3.. Speicherinhalte Dump -Inhalt

Verwenden Sie JTAG -Befehle, um Speicherregionen zu lesen:

Für OpenOCD:
```
dump_image memory.bin 0x08000000 0x10000
```
- memory.bin: Datei zum Speichern des Speichermagners.
- 0x08000000: Startadresse.
- 0x10000: Anzahl der zum Lesen zu lesen.

4. Führen Sie Grenzüberwachung durch

Grenzabtastungen prüfen auf Konnektivität und Funktionalität der IC -Stifte.

Verwenden Sie Urjtag oder OpenOCD, um Grenztaste durchzuführen.

Beispiel in Urjtag:

cable jtagkey
detect
bsdl path/to/bsdl/file.bsd
svf boundary_scan.svf

Schritt 4: Best Practices für JTAG -Debugging

Sichern Sie die Verbindung: Verwenden Sie kurze, zuverlässige Drähte, um das Geräusch zu minimieren.
Überprüfen Sie die Pinout: Überprüfen Sie die JTAG-Pin-Anschlüsse, um das Gerät zu beschädigen.
Backup -Firmware: Sichern Sie die ursprüngliche Firmware immer, bevor Sie Änderungen vornehmen.
Verwenden Sie die richtige Software: Stellen Sie sicher, dass das Tool, das Sie verwenden, das Zielgerät unterstützt.
Spannung überwachen: Stellen Sie sicher, dass das Zielgerät auf der richtigen Spannungsstufe arbeitet.

Anwendungen von JTAG

Debugging Firmware und Software
Neue Firmware oder Bootloader blinken
Extrahieren von Daten aus dem Speicher zur Analyse
Diagnose von PCB -Herstellungsfehlern
Reverse Engineering Hardware

Fehlerbehebung

Gerät nicht erkannt:
- Überprüfen Sie die Verkabelung und Pinout.
- Stellen Sie sicher, dass das Zielgerät eingeschaltet ist.
- Überprüfen Sie die Spannungsniveaus auf Kompatibilität.
JTAG -Fehler:
- Stellen Sie sicher, dass die richtige Konfigurationsdatei verwendet wird.
- Versuchen Sie, die JTAG -Taktgeschwindigkeit zu senken, wenn die Kommunikation fehlschlägt.
Erlaubnisfragen:
- Stellen Sie unter Linux sicher, dass Sie angemessene Berechtigungen zum Zugriff auf USB -Geräte haben (Verwendung sudo oder konfigurieren udev Regeln).

Abschluss

JTAG ist ein unschätzbares Werkzeug zum Debuggen und Programmieren von Chips auf niedrigem Niveau. Durch das Verständnis der Grundlagen von JTAG -Hardware und -software können Sie Chipspeicher lesen, Firmware debuggen und Grenztaste durchführen. Experimentieren Sie mit verschiedenen Tools und Konfigurationen, um JTAG in Ihren Projekten vollständig zu verwenden!