JTAG: Escribir chips con protocolo de grupo de acción de prueba conjun – 38-3D

JTAG (Grupo de acción de prueba conjunta) no solo se usa para leer la memoria y la depuración del hardware, sino también para escribir datos en chips. Esto incluye firmware intermitente, memoria de programación y configuración de FPGA. Este tutorial lo guiará a través del proceso de escritura a chips utilizando JTAG, incluida la configuración, las herramientas y las mejores prácticas.

¿Qué es la escritura JTAG?

La escritura JTAG se refiere a la programación o al flasheo de los datos en un circuito integrado (IC) a través de su interfaz JTAG. Este proceso se usa comúnmente para:

Firmware intermitente o cargadores de arranque
Escribir archivos de configuración a FPGAs
Programación de memoria no volátil (por ejemplo, Eeprom, Flash)
Actualización de software o firmware en sistemas integrados

La interfaz JTAG proporciona acceso directo al chip, lo que permite un control preciso sobre la memoria y la configuración.

Lo que necesitarás

Adaptador JTAG: Una interfaz de hardware para la comunicación JTAG (por ejemplo, Segger J-Link, cable de plataforma Xilinx, adaptadores respaldados por OpenOCD).
Dispositivo objetivo: El chip o sistema que desea programar.
Herramientas de software: Herramientas como OpenOCD, Urjtag, Vivado (para Xilinx) o el software J-Link de Segger.
Archivo de firmware/configuración: El archivo que se escribirá en el chip (por ejemplo, .bin, .hex, .svf).
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 los pasadores JTAG

Consulte la hoja de datos del chip o los esquemas de PCB para localizar los pines JTAG.
Las etiquetas comunes de los pin Jtag incluyen TDI, TDO, TCK, y TMS.
Algunos tableros tienen encabezados JTAG preconfigurados (conectores de 10 pines o 20 pines).

2. Conecte el adaptador JTAG

Cablee el adaptador JTAG al dispositivo de destino, asegurando las conexiones de PIN correctas:
- TDI (Prueba de datos en) a TDI
- TDO (Prueba los datos) a TDO
- TCK (Reloj de prueba) a TCK
- TMS (Modo de prueba seleccionar) a TMS
- Suelo (GND) debe estar conectado.

3. Verifique los niveles de voltaje

Verifique que el adaptador JTAG coincida con los niveles de voltaje del dispositivo de destino (por ejemplo, 3.3V, 1.8V).
Algunos adaptadores permiten configuraciones de voltaje configurables.

Paso 2: Instalación de herramientas de software JTAG

1. Openocd

OpenOCD (Open On-Chip Depugger) es una herramienta popular de código abierto para programación y depuración.

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

2. Herramientas específicas del proveedor

Segger J-Link: Use el software Segger J-Link para operaciones JTAG.
Xilinx Vivado: Ideal para programar Xilinx FPGA y CPLDS.
Intel Quartus: Para programar dispositivos Intel/Altera.

3. Urjtag

Una herramienta liviana para operaciones básicas de JTAG como la escritura de firmware.

Instalar desde Sitio web de Urjtag.

Paso 3: Escribir datos a un chip

1. Configure el software JTAG

Configure el archivo de configuración JTAG para especificar el adaptador y el dispositivo de destino.

Ejemplo de configuración de OpenOCD para un chip STM32:

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 y asegúrese de detectar el dispositivo de destino.

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

3. Flash Firmware

Escriba el archivo de firmware al chip usando comandos JTAG.

Ejemplo de comando OpenOCD:
```
program firmware.bin verify reset exit 0x08000000
```
- firmware.bin: El archivo binario para escribir.
- verify: Asegura que los datos se escriban correctamente.
- reset: Restablece el dispositivo después de la programación.
- 0x08000000: Iniciar dirección en la memoria.

4. Escriba la configuración en un FPGA

Para FPGA, usa .bit o .svf archivos.

Ejemplo de comandos URJTAG:
```
cable jtagkey
detect
svf configure.svf
```

5. Borrar la memoria antes de escribir

Algunos dispositivos requieren borrar la memoria antes de parpadear.

Ejemplo de comando OpenOCD:
```
flash erase_address 0x08000000 0x10000
```

Paso 4: Mejores prácticas para la escritura JTAG

Copia de seguridad de firmware existente: Siempre lea y guarde el firmware existente antes de escribir nuevos datos.
Verificar la integridad de los datos: Usar el verify Comando para garantizar una programación exitosa.
Utilice conexiones confiables: Asegure todos los cables para evitar la corrupción de datos durante la escritura.
Niveles de voltaje de coincidencia: Asegúrese de que el adaptador JTAG y el dispositivo de destino usen niveles de voltaje compatible.
Verifique la protección de escritura: Deshabilite la protección de escritura (si corresponde) antes de la programación.

Aplicaciones de la escritura JTAG

Firmware intermitente o cargadores de arranque
Programación de FPGA o CPLDS
Actualización del software del sistema integrado
Escribir datos de configuración a la memoria
Desarrollar y probar firmware en tiempo real

Solución de problemas

Dispositivo no detectado:
- Verifique el cableado y el pinout.
- Asegúrese de que el dispositivo esté alimentado y correctamente conectado a tierra.
Escribir errores:
- Asegúrese de que la región de memoria no esté protegida por escritura.
- Verifique dos veces la dirección de inicio y el formato de archivo.
La verificación falla:
- Verifique las conexiones confiables.
- Use una velocidad de reloj JTAG más lenta para mejorar la estabilidad.

Conclusión

JTAG es una herramienta versátil para escribir firmware, configurar la memoria y los dispositivos de programación a un nivel bajo. Siguiendo esta guía, puede usar JTAG con confianza para flashear firmware, actualizar el software y configurar hardware. ¡Dominar la escritura JTAG permite un desarrollo y mantenimiento eficientes de sistemas integrados!