JTAG: संयुक्त परीक्षण एक्शन ग्रुप प्रोटोकॉल के साथ चिप्स लिखना

JTAG (संयुक्त परीक्षण एक्शन ग्रुप) का उपयोग न केवल मेमोरी और डिबगिंग हार्डवेयर पढ़ने के लिए किया जाता है, बल्कि चिप्स को डेटा लिखने के लिए भी किया जाता है। इसमें फ्लैशिंग फर्मवेयर, प्रोग्रामिंग मेमोरी और एफपीजीए को कॉन्फ़िगर करना शामिल है। यह ट्यूटोरियल आपको सेटअप, टूल और सर्वोत्तम प्रथाओं सहित JTAG का उपयोग करके चिप्स को लिखने की प्रक्रिया के माध्यम से मार्गदर्शन करेगा।

JTAG क्या लिख रहा है?

JTAG लेखन अपने JTAG इंटरफ़ेस के माध्यम से एक एकीकृत सर्किट (IC) पर प्रोग्रामिंग या फ्लैशिंग डेटा को संदर्भित करता है। इस प्रक्रिया का आमतौर पर उपयोग किया जाता है:

चमकती फर्मवेयर या बूटलोडर्स
FPGAs को कॉन्फ़िगरेशन फ़ाइलें लिखना
प्रोग्रामिंग गैर-वाष्पशील मेमोरी (जैसे, EEPROM, फ्लैश)
एंबेडेड सिस्टम में सॉफ़्टवेयर या फर्मवेयर को अपडेट करना

JTAG इंटरफ़ेस चिप में सीधी पहुंच प्रदान करता है, जो मेमोरी और कॉन्फ़िगरेशन पर सटीक नियंत्रण को सक्षम करता है।

आपको क्या चाहिए

JTAG एडाप्टर: JTAG संचार के लिए एक हार्डवेयर इंटरफ़ेस (जैसे, सेगर जे-लिंक, Xilinx प्लेटफॉर्म केबल, OpenOCD- समर्थित एडेप्टर)।
लक्ष्य युक्ति: चिप या सिस्टम जिसे आप प्रोग्राम करना चाहते हैं।
सॉफ़्टवेयर उपकरण: OpenOCD, UrjTag, Vivado (Xilinx के लिए), या Segger's J- लिंक सॉफ़्टवेयर जैसे उपकरण।
फर्मवेयर/कॉन्फ़िगरेशन फ़ाइल: चिप को चिप के लिए लिखी जाने वाली फ़ाइल (जैसे, .bin, .hex, .svf).
JTAG पिनआउट प्रलेखन: लक्ष्य उपकरण के लिए पिनआउट आरेख।
कनेक्शन सहायक उपकरण: तार, हेडर और एक ब्रेडबोर्ड (यदि आवश्यक हो)।

चरण 1: JTAG हार्डवेयर सेट करना

1। JTAG पिन की पहचान करें

JTAG पिन का पता लगाने के लिए चिप के डेटशीट या पीसीबी स्कीमैटिक्स से परामर्श करें।
आम JTAG पिन लेबल में शामिल हैं TDI, TDO, TCK, और TMS.
कुछ बोर्डों में पूर्व-कॉन्फ़िगर किए गए JTAG हेडर (10-पिन या 20-पिन कनेक्टर) हैं।

2। JTAG एडाप्टर कनेक्ट करें

लक्ष्य डिवाइस पर JTAG एडाप्टर को तार करें, सही पिन कनेक्शन सुनिश्चित करें:
- TDI (टेस्ट डेटा इन) टू TDI
- TDO (परीक्षण डेटा बाहर) करने के लिए TDO
- TCK (परीक्षण घड़ी) को TCK
- TMS (टेस्ट मोड का चयन करें) से TMS
- मैदान (GND) कनेक्ट होना चाहिए।

3। वोल्टेज के स्तर को सत्यापित करें

जांचें कि JTAG एडाप्टर लक्ष्य डिवाइस के वोल्टेज स्तर (जैसे, 3.3V, 1.8V) से मेल खाता है।
कुछ एडेप्टर कॉन्फ़िगर करने योग्य वोल्टेज सेटिंग्स की अनुमति देते हैं।

चरण 2: JTAG सॉफ्टवेयर टूल स्थापित करना

1। OpenOCD

OpenOCD (ओपन ऑन-चिप डिबगर) प्रोग्रामिंग और डिबगिंग के लिए एक लोकप्रिय ओपन-सोर्स टूल है।

अपने पैकेज मैनेजर के माध्यम से स्थापित करें (जैसे, apt install openocd लिनक्स पर)।
सुनिश्चित करें कि आपका JTAG एडाप्टर OpenOCD द्वारा समर्थित है।

2। विक्रेता-विशिष्ट उपकरण

सेगर जे-लिंक: JTAG संचालन के लिए Segger J-Link सॉफ़्टवेयर का उपयोग करें।
Xilinx Vivado: प्रोग्रामिंग Xilinx FPGAs और CPLDS के लिए आदर्श।
इंटेल क्वार्टस: प्रोग्रामिंग इंटेल/Altera उपकरणों के लिए।

3। उरजटैग

फर्मवेयर लिखने जैसे बुनियादी JTAG संचालन के लिए एक हल्का उपकरण।

से स्थापित करें उरजटैग की वेबसाइट.

चरण 3: एक चिप में डेटा लिखना

1। JTAG सॉफ़्टवेयर को कॉन्फ़िगर करें

एडाप्टर और लक्ष्य डिवाइस को निर्दिष्ट करने के लिए JTAG कॉन्फ़िगरेशन फ़ाइल सेट करें।

एक STM32 चिप के लिए उदाहरण OpenOCD कॉन्फ़िगरेशन:
```
source [find interface/jlink.cfg]
transport select jtag
source [find target/stm32f4x.cfg]
init
halt
```

2। लक्ष्य डिवाइस का पता लगाएं

JTAG श्रृंखला को स्कैन करने के लिए एक कमांड चलाएं और सुनिश्चित करें कि लक्ष्य उपकरण का पता चला है।

OpenOCD के लिए:
```
openocd -f interface/jlink.cfg -f target/stm32f4x.cfg
```
पता लगाए गए उपकरणों के लिए आउटपुट लॉग की जाँच करें।

3। फ्लैश फर्मवेयर

JTAG कमांड का उपयोग करके चिप में फर्मवेयर फ़ाइल लिखें।

उदाहरण OpenOCD कमांड:
```
program firmware.bin verify reset exit 0x08000000
```
- firmware.bin: बाइनरी फ़ाइल लिखने के लिए।
- verify: यह सुनिश्चित करता है कि डेटा सही तरीके से लिखा गया था।
- reset: प्रोग्रामिंग के बाद डिवाइस को रीसेट करता है।
- 0x08000000: मेमोरी में पता शुरू करें।

4। एक FPGA पर कॉन्फ़िगरेशन लिखें

FPGAs के लिए, उपयोग करें .bit या .svf फ़ाइलें।

उदाहरण URJTAG कमांड:
```
cable jtagkey
detect
svf configure.svf
```

5। लेखन से पहले स्मृति मिटाएं

कुछ उपकरणों को चमकने से पहले मेमोरी को मिटाने की आवश्यकता होती है।

उदाहरण OpenOCD कमांड:
```
flash erase_address 0x08000000 0x10000
```

चरण 4: JTAG लेखन के लिए सर्वोत्तम अभ्यास

बैकअप मौजूदा फर्मवेयर: नया डेटा लिखने से पहले हमेशा मौजूदा फर्मवेयर को पढ़ें और सहेजें।
डेटा अखंडता को सत्यापित करें: उपयोग verify सफल प्रोग्रामिंग सुनिश्चित करने के लिए कमांड।
विश्वसनीय कनेक्शन का उपयोग करें: लेखन के दौरान डेटा भ्रष्टाचार को रोकने के लिए सभी तारों को सुरक्षित करें।
मैच वोल्टेज स्तर: JTAG एडाप्टर और लक्ष्य डिवाइस संगत वोल्टेज स्तर का उपयोग करें सुनिश्चित करें।
राइट प्रोटेक्शन की जाँच करें: प्रोग्रामिंग से पहले राइट प्रोटेक्शन (यदि लागू हो) अक्षम करें।

JTAG लेखन के आवेदन

चमकती फर्मवेयर या बूटलोडर्स
प्रोग्रामिंग FPGAS या CPLDS
एंबेडेड सिस्टम सॉफ़्टवेयर को अपडेट करना
मेमोरी में कॉन्फ़िगरेशन डेटा लिखना
वास्तविक समय में फर्मवेयर का विकास और परीक्षण

समस्या निवारण

डिवाइस का पता नहीं चला:
- वायरिंग और पिनआउट को सत्यापित करें।
- सुनिश्चित करें कि डिवाइस संचालित है और ठीक से ग्राउंडेड है।
त्रुटियां लिखें:
- सुनिश्चित करें कि मेमोरी क्षेत्र लिखना नहीं है।
- स्टार्ट एड्रेस और फाइल फॉर्मेट को डबल-चेक करें।
सत्यापन विफल हो जाता है:
- विश्वसनीय कनेक्शन के लिए जाँच करें।
- स्थिरता में सुधार के लिए एक धीमी JTAG घड़ी की गति का उपयोग करें।

निष्कर्ष

JTAG फर्मवेयर लिखने, मेमोरी को कॉन्फ़िगर करने और निम्न स्तर पर प्रोग्रामिंग उपकरणों के लिए एक बहुमुखी उपकरण है। इस गाइड का पालन करके, आप आत्मविश्वास से JTAG का उपयोग फ़्लैश फर्मवेयर, अपडेट सॉफ़्टवेयर को अपडेट करने और हार्डवेयर को कॉन्फ़िगर करने के लिए कर सकते हैं। JTAG लेखन में महारत हासिल करने से एम्बेडेड सिस्टम के कुशल विकास और रखरखाव में सक्षम बनाता है!