JTAG: כתיבת צ'יפס עם פרוטוקול קבוצת הפעולה המשותפת

JTAG (קבוצת פעולה משותפת לבדיקה) משמשת לא רק לקריאת זיכרון וחומרה ניפוי באגים אלא גם לכתיבת נתונים לצ'יפס. זה כולל קושחה מהבהבת, זיכרון תכנות והגדרת תצורת FPGAs. מדריך זה ינחה אתכם בתהליך הכתיבה לצ'יפס באמצעות JTAG, כולל הגדרה, כלים ושיטות עבודה מומלצות.

---

מה זה כתיבת JTAG?

כתיבת JTAG מתייחסת לתכנות או להבהב נתונים למעגל משולב (IC) דרך ממשק JTAG שלו. תהליך זה משמש בדרך כלל ל:

• קושחה מהבהבת או מטעני אתחול
• כתיבת קבצי תצורה ל- FPGA
• תכנות זיכרון לא נדיף (למשל, eeprom, flash)
• עדכון תוכנה או קושחה במערכות משובצות

ממשק JTAG מספק גישה ישירה לשבב, ומאפשר שליטה מדויקת על זיכרון ותצורה.

---

מה תצטרך

1. מתאם JTAG: ממשק חומרה לתקשורת JTAG (למשל, Segger J-Link, כבל פלטפורמת Xilinx, מתאמים הנתמכים OpenOCD).
2. מכשיר יעד: השבב או המערכת שברצונך לתכנת.
3. כלי תוכנה: כלים כמו OpenOCD, URJTAG, Vivado (עבור Xilinx) או תוכנת J-Link של Segger.
4. קובץ קושחה/תצורה: הקובץ שייכתב לשבב (למשל, .bin, .hex, .svf).
5. תיעוד JTAG Pinout: תרשים Pinout עבור מכשיר היעד.
6. אביזרי חיבור: חוטים, כותרות ולוח לחם (במידת הצורך).

---

שלב 1: הגדרת חומרת JTAG

1. זהה את סיכות JTAG

• התייעץ עם סכימות הנתונים או PCB של השבב כדי לאתר את סיכות JTAG.
• תוויות סיכות JTAG נפוצות כוללות TDI, TDO, TCK, ו TMS.
• לוחות מסוימים יש כותרות JTAG שהוגדרו מראש (מחברים 10 פינים או 20 פינים).

2. חבר את מתאם JTAG

• לחבר את מתאם JTAG למכשיר היעד, ומבטיח חיבורי סיכה נכונים:
  • TDI (בדיקת נתוני) ל TDI
  • TDO (בדיקת נתוני) ל TDO
  • TCK (שעון מבחן) ל TCK
  • TMS (מצב בדיקה בחר) ל- TMS
  • קרקע (GND) חייב להיות מחובר.

3. אמת רמות מתח

• בדוק שמתאם JTAG תואם את רמות המתח של מכשיר היעד (למשל, 3.3 וולט, 1.8 וולט).
• מתאמים מסוימים מאפשרים הגדרות מתח הניתנות להגדרה.

---

שלב 2: התקנת כלי תוכנת JTAG

1. OpenOCD

OpenOCD (פתוח באגים על שבב) הוא כלי פופולרי בקוד פתוח לתכנות ובניפוי באגים.

• התקן דרך מנהל החבילות שלך (למשל, apt install openocd על לינוקס).
• ודא כי מתאם JTAG שלך נתמך על ידי OpenOCD.

2. כלים ספציפיים לספק

• Segger J-Link: השתמש בתוכנת Segger J-Link לפעולות JTAG.
• Xilinx Vivado: אידיאלי לתכנות Xilinx FPGAs ו- CPLDS.
• אינטל קוורטוס: לתכנות מכשירי אינטל/אלטרה.

3. Urjtag

כלי קל משקל לפעולות בסיסיות של JTAG כמו כתיבת קושחה.

• התקן מ האתר של Urjtag.

---

שלב 3: כתיבת נתונים לשבב

1. הגדר את תוכנת JTAG

הגדר את קובץ התצורה של JTAG כדי לציין את המתאם ומכשיר היעד.

• דוגמה תצורת OpenOCD עבור שבב STM32:

  source [find interface/jlink.cfg]
  transport select jtag
  source [find target/stm32f4x.cfg]
  init
  halt
  

2. איתור את מכשיר היעד

הפעל פקודה כדי לסרוק את שרשרת JTAG ולהבטיח כי מכשיר היעד מתגלה.

• עבור OpenOCD:

  openocd -f interface/jlink.cfg -f target/stm32f4x.cfg
  

  בדוק את יומן הפלט עבור מכשירים שזוהו.

3. קושחת פלאש

כתוב את קובץ הקושחה לשבב באמצעות פקודות JTAG.

• דוגמה לפקודה OpenOCD:

  program firmware.bin verify reset exit 0x08000000
  

  • firmware.bin: הקובץ הבינארי לכתיבה.
  • verify: מבטיח שהנתונים נכתבו נכון.
  • reset: מאפס את המכשיר לאחר התכנות.
  • 0x08000000: התחל כתובת בזיכרון.

4. כתוב תצורה ל- FPGA

עבור FPGAs, השתמש .bit אוֹ .svf קבצים.

• דוגמה לפקודות UrjTag:

  cable jtagkey
  detect
  svf configure.svf
  

5. מחק זיכרון לפני הכתיבה

מכשירים מסוימים דורשים מחיקת זיכרון לפני מהבהבים.

• דוגמה לפקודה OpenOCD:

  flash erase_address 0x08000000 0x10000
  

---

שלב 4: שיטות עבודה מומלצות לכתיבת JTAG

1. גיבוי קושחה קיימת: קרא תמיד ושמור את הקושחה הקיימת לפני כתיבת נתונים חדשים.
2. לאמת את שלמות הנתונים: השתמש ב- verify פקודה כדי להבטיח תכנות מוצלחת.
3. השתמש בחיבורים אמינים: אבטח את כל החוטים למניעת שחיתות נתונים במהלך הכתיבה.
4. תואם רמות מתח: ודא שמתאם JTAG ומכשיר היעד משתמשים ברמות מתח תואמות.
5. בדוק הגנת כתיבה: השבת הגנת כתיבה (אם יש) לפני התכנות.

---

יישומים של כתיבת JTAG

1. קושחה מהבהבת או מטעני אתחול
2. תכנות FPGAs או CPLD
3. עדכון תוכנת מערכת משובצת
4. כתיבת נתוני תצורה לזיכרון
5. פיתוח ובדיקת קושחה בזמן אמת

---

פתרון בעיות

• המכשיר לא זוהה:

  • אמת חיווט ופינאוט.
  • ודא שהמכשיר מופעל ומונח כראוי.

• כתוב שגיאות:

  • ודא שאזור הזיכרון אינו מוגן על כתיבה.
  • בדוק שוב את כתובת ההתחלה ואת פורמט הקובץ.

• האימות נכשל:

  • בדוק אם יש חיבורים אמינים.
  • השתמש במהירות שעון JTAG איטית יותר כדי לשפר את היציבות.

---

מַסְקָנָה

JTAG הוא כלי רב תכליתי לכתיבת קושחה, קביעת תצורה של זיכרון ומכשירי תכנות ברמה נמוכה. על ידי ביצוע מדריך זה, באפשרותך להשתמש בביטחון של JTAG כדי להבהב קושחה, לעדכן תוכנה ולהגדיר חומרה. שליטה בכתיבת JTAG מאפשרת פיתוח ותחזוקה יעילים של מערכות משובצות!