JTAG: lettura di chip con protocollo del gruppo di azioni di test arti – 38-3D

JTAG (Gruppo di azione di prova articolare) è un protocollo ampiamente utilizzato per il debug, la programmazione e il test di circuiti integrati (ICS). Consente alla comunicazione diretta con un chip di leggere la sua memoria, eseguire scansioni limite o caricare il firmware. Questo tutorial ti guiderà attraverso le basi dell'utilizzo di JTAG per leggere i chip, inclusi configurazione, strumenti e migliori pratiche.

Cos'è JTAG?

JTAG è un'interfaccia standardizzata (IEEE 1149.1) che fornisce un modo per testare e debug hardware a livello di chip. È comunemente usato in:

Sviluppo e debug del firmware
Test di connessioni PCB
Firmware lampeggiante sui dispositivi
Estrarre la memoria da ICS

JTAG utilizza un'interfaccia a 4 o 5 pin:

Spillo	Descrizione
Tdi	Test dei dati in
Tdo	Testare i dati
TCK	Orologio di prova
TMS	Modalità test Seleziona
Trst	Test Reset (opzionale)

Cosa avrai bisogno

Adattatore JTAG: Un dispositivo hardware per interfacciarsi con il chip (ad es. Segger J-Link, adattatori supportati da OpenOCD).
Dispositivo target: IC o sistema che desideri leggere.
Strumenti software: Applicazioni per il debug JTAG, come OpenOCD, URJtag o strumenti proprietari.
Documentazione di pinout JTAG: Diagramma di pinout per il dispositivo target.
Accessori di connessione: Fili, intestazioni e una breadboard (se necessario).

Passaggio 1: impostare l'hardware JTAG

1. Identificare l'interfaccia JTAG sul dispositivo di destinazione

Fare riferimento al foglio dati del chip o agli schemi PCB per individuare i pin JTAG.
Le etichette comuni per i pin Jtag includono TDI, TDO, TCK, E TMS.
Alcune schede hanno etichettato le intestazioni JTAG (ad es. Connettori a 10 pin o 20 pin).

2. Collegare l'adattatore JTAG

Filare l'adattatore al dispositivo target, corrispondente al pinout JTAG:
- TDI Sull'adattatore si collega TDI Sul dispositivo e così via.
- Assicurarsi che GND sia collegato tra l'adattatore e il bersaglio.
- Fornire energia al dispositivo target, se necessario.

3. Verifica i livelli di tensione

Assicurarsi che l'adattatore JTAG supporti i livelli di tensione del dispositivo target (ad es. 3,3 V o 1,8 V).
Alcuni adattatori hanno impostazioni di tensione configurabili.

Passaggio 2: installazione di strumenti software JTAG

1. OpenOCD (Debugger Open On-Chip)

OpenOCD è uno strumento open source ampiamente utilizzato per il debug JTAG.

Installalo utilizzando il tuo gestore pacchetti (ad es. apt install openocd su Linux).
Assicurati che il tuo adattatore JTAG sia supportato da OpenOCD.

2. Urjtag

Uno strumento leggero per la scansione dei confini e le operazioni JTAG di base.

Installa via Sito web di Urjtag.

3. Strumenti specifici del fornitore

Per gli adattatori proprietari come Segger J-Link o Xilinx, utilizzare il loro software ufficiale:

Segger J-Link: Scarica gli strumenti J-Link da Il sito web di Segger.
Strumenti Xilinx: Usa Vivado o Impact per il debug FPGA.

Passaggio 3: leggere i dati da un chip

1. Configurare il software JTAG

Creare o caricare un file di configurazione che specifica l'adattatore JTAG e il dispositivo target.
- Esempio per openocd:
```
source [find interface/jlink.cfg]
transport select jtag
source [find target/stm32f4x.cfg]
init
halt
```

2. Rileva il dispositivo di destinazione

Esegui un comando per scansionare la catena JTAG e identificare i dispositivi connessi.

Per openocd:
```
openocd -f interface/jlink.cfg -f target/stm32f4x.cfg
```
Cerca dispositivi rilevati nel registro di output.

3. Dump Memory Content

Usa i comandi JTAG per leggere le regioni di memoria:

Per openocd:
```
dump_image memory.bin 0x08000000 0x10000
```
- memory.bin: File per salvare il dump di memoria.
- 0x08000000: Inizia l'indirizzo.
- 0x10000: Numero di byte da leggere.

4. Esegui scansioni di confine

Le scansioni dei confini verificano la connettività e la funzionalità dei pin IC.

Usa URJtag o OpenOCD per eseguire scansioni di confine.

Esempio in urjtag:

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

Passaggio 4: best practice per il debug JTAG

Proteggere la connessione: Utilizzare fili corti e affidabili per ridurre al minimo il rumore.
Verifica il pinout: Controllare doppio le connessioni del pin jtag per evitare di danneggiare il dispositivo.
Firmware di backup: Esegui sempre il backup del firmware originale prima di apportare modifiche.
Usa il software corretto: Assicurati che lo strumento che stai utilizzando supporti il dispositivo target.
Monitor Tensione: Assicurarsi che il dispositivo target funzioni a livello di tensione corretto.

Applicazioni di JTAG

Debug di firmware e software
Lampeggiare nuovi firmware o bootloader
Estrarre dati dalla memoria per l'analisi
Diagnosi di difetti di produzione di PCB
Hardware di ingegneria inversa

Risoluzione dei problemi

Dispositivo non rilevato:
- Verifica il cablaggio e il pinout.
- Assicurarsi che il dispositivo target sia acceso.
- Controllare i livelli di tensione per la compatibilità.
Errori JTAG:
- Assicurarsi che venga utilizzato il file di configurazione corretto.
- Prova a ridurre la velocità di clock JTAG se la comunicazione fallisce.
Problemi di autorizzazione:
- Su Linux, assicurati di avere autorizzazioni adeguate per accedere ai dispositivi USB (utilizzo sudo o configurare udev regole).

Conclusione

JTAG è uno strumento inestimabile per i chip di debug e di programmazione a basso livello. Comprendendo le basi dell'hardware e del software JTAG, è possibile leggere la memoria dei chip, il firmware del debug ed eseguire scansioni di confine. Sperimenta diversi strumenti e configurazioni per utilizzare pienamente JTAG nei tuoi progetti!