JTAG: Lectura de chips con protocolo de grupo de acción de prueba conj – 38-3D

JTAG (Grupo de acción de prueba conjunta) es un protocolo ampliamente utilizado para la depuración, programación y prueba de circuitos integrados (ICS). Permite la comunicación directa con un chip para leer su memoria, realizar escaneos de límites o cargar firmware. Este tutorial lo guiará a través de los conceptos básicos de usar JTAG para leer chips, incluida la configuración, las herramientas y las mejores prácticas.

¿Qué es JTAG?

JTAG es una interfaz estandarizada (IEEE 1149.1) que proporciona una forma de probar y depurar hardware a nivel de chip. Se usa comúnmente en:

Desarrollo y depuración de firmware
Prueba de conexiones de PCB
Firmado intermitente en dispositivos
Extraer memoria de ICS

JTAG usa una interfaz de 4 o 5 pines:

Alfiler	Descripción
TDI	Probar datos en
TDO	Probar datos
TCK	Reloj de prueba
TMS	Modo de prueba Seleccionar
Trst	Restablecer de prueba (opcional)

Lo que necesitarás

Adaptador JTAG: Un dispositivo de hardware para interactuar con el chip (por ejemplo, Segger J-Link, adaptadores respaldados por OpenOCD).
Dispositivo objetivo: El IC o el sistema que desea leer.
Herramientas de software: Aplicaciones para la depuración de JTAG, como OpenOCD, Urjtag o herramientas propietarias.
Documentación de JTAG Pinout: Diagrama de Pinout para el dispositivo de destino.
Accesorios de conexión: Cables, encabezados y una placa (si es necesario).

Paso 1: Configuración del hardware JTAG

1. Identifique la interfaz JTAG en el dispositivo de destino

Consulte la hoja de datos del chip o los esquemas de PCB para localizar los pines JTAG.
Las etiquetas comunes para los pasadores JTAG incluyen TDI, TDO, TCK, y TMS.
Algunos tableros han etiquetado con los encabezados JTAG (por ejemplo, conectores de 10 pines o 20 pines).

2. Conecte el adaptador JTAG

Cablee el adaptador con el dispositivo de destino, coincidiendo con JTAG PINOUT:
- TDI en el adaptador se conecta a TDI en el dispositivo, y así sucesivamente.
- Asegúrese de que GND esté conectado entre el adaptador y el objetivo.
- Proporcione energía al dispositivo de destino si es necesario.

3. Verifique los niveles de voltaje

Asegúrese de que el adaptador JTAG admite los niveles de voltaje del dispositivo objetivo (por ejemplo, 3.3V o 1.8V).
Algunos adaptadores tienen configuraciones de voltaje configurables.

Paso 2: Instalación de herramientas de software JTAG

1. OpenOCD (Open On Chip Depugger)

OpenOCD es una herramienta de código abierto ampliamente utilizada para la depuración de JTAG.

Instálelo con su administrador de paquetes (por ejemplo, apt install openocd en Linux).
Asegúrese de que su adaptador JTAG sea compatible con OpenOCD.

2. Urjtag

Una herramienta liviana para el escaneo límite y las operaciones básicas de JTAG.

Instalación a través de Sitio web de Urjtag.

3. Herramientas específicas del proveedor

Para adaptadores patentados como Segger J-Link o Xilinx, use su software oficial:

Segger J-Link: Descargue las herramientas J-Link desde Sitio web de Segger.
Xilinx Herramientas: Use Vivado o Impact para la depuración de FPGA.

Paso 3: Leer datos de un chip

1. Configure el software JTAG

Cree o cargue un archivo de configuración que especifique el adaptador JTAG y el dispositivo de destino.
- Ejemplo para OpenOCD:
```
source [find interface/jlink.cfg]
transport select jtag
source [find target/stm32f4x.cfg]
init
halt
```

2. Detectar el dispositivo objetivo

Ejecute un comando para escanear la cadena JTAG e identificar dispositivos conectados.

Para OpenOcd:
```
openocd -f interface/jlink.cfg -f target/stm32f4x.cfg
```
Busque dispositivos detectados en el registro de salida.

3. Contenido de la memoria de volcado

Use comandos JTAG para leer regiones de memoria:

Para OpenOcd:
```
dump_image memory.bin 0x08000000 0x10000
```
- memory.bin: Archivo para guardar el volcado de memoria.
- 0x08000000: Iniciar dirección.
- 0x10000: Número de bytes para leer.

4. Realizar escaneos límite

Los escaneos límite verifican la conectividad y la funcionalidad de los pines IC.

Use Urjtag o OpenOCD para realizar escaneos límite.

Ejemplo en Urjtag:

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

Paso 4: Mejores prácticas para la depuración de JTAG

Asegure la conexión: Use cables cortos y confiables para minimizar el ruido.
Verifique Pinout: Verifique dos veces las conexiones del pin JTAG para evitar dañar el dispositivo.
Firmware de copia de seguridad: Siempre haga una copia de seguridad del firmware original antes de hacer cambios.
Use el software correcto: Asegúrese de que la herramienta que esté utilizando admite el dispositivo de destino.
Voltaje de monitor: Asegúrese de que el dispositivo de destino funcione al nivel de voltaje correcto.

Aplicaciones de JTAG

Depuración de firmware y software
Flasheando nuevo firmware o cargadores de arranque
Extraer datos de la memoria para el análisis
Diagnóstico de defectos de fabricación de PCB
Hardware de ingeniería inversa

Solución de problemas

Dispositivo no detectado:
- Verifique el cableado y el pinout.
- Asegúrese de que el dispositivo de destino esté encendido.
- Verifique los niveles de voltaje para la compatibilidad.
Errores JTAG:
- Asegúrese de que se utilice el archivo de configuración correcto.
- Intente reducir la velocidad del reloj JTAG si falla la comunicación.
Problemas de permiso:
- En Linux, asegúrese de tener los permisos adecuados para acceder a dispositivos USB (use sudo o configurar udev normas).

Conclusión

JTAG es una herramienta invaluable para depurar y programar chips a un nivel bajo. Al comprender los conceptos básicos del hardware y el software JTAG, puede leer la memoria de chips, depurar firmware y realizar escaneos de límites. ¡Experimente con diferentes herramientas y configuraciones para utilizar completamente JTAG en sus proyectos!