JTAG: scrittura di chip con protocollo del gruppo di azioni di prova c – 38-3D

JTAG (Gruppo di azioni di prova congiunta) non è solo utilizzato per leggere la memoria e il debug hardware, ma anche per la scrittura di dati sui chip. Ciò include il firmware lampeggiante, la memoria di programmazione e la configurazione di FPGA. Questo tutorial ti guiderà attraverso il processo di scrittura in chips usando JTAG, inclusi configurazione, strumenti e migliori pratiche.

Cosa sta scrivendo JTAG?

La scrittura JTAG si riferisce alla programmazione o ai dati lampeggianti su un circuito integrato (IC) attraverso la sua interfaccia JTAG. Questo processo è comunemente usato per:

Firmware lampeggiante o bootloader
Scrivere file di configurazione su FPGA
Programmazione della memoria non volatile (ad es. Eeprom, flash)
Aggiornamento del software o del firmware in sistemi incorporati

L'interfaccia JTAG fornisce accesso diretto al chip, consentendo un controllo preciso sulla memoria e sulla configurazione.

Cosa avrai bisogno

Adattatore JTAG: Un'interfaccia hardware per la comunicazione JTAG (ad es. Segger J-Link, cavo della piattaforma Xilinx, adattatori supportati da OpenOCD).
Dispositivo target: Il chip o il sistema che desideri programmare.
Strumenti software: Strumenti come OpenOCD, URJtag, Vivado (per Xilinx) o il software J-Link di Segger.
File di firmware/configurazione: Il file da scrivere sul chip (ad es. .bin, .hex, .svf).
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. Identifica i pin Jtag

Consultare la scheda tecnica o gli schemi PCB del chip per individuare i pin JTAG.
Le etichette comuni di perno jtag includono TDI, TDO, TCK, E TMS.
Alcune schede hanno intestazioni JTAG preconfigurate (connettori a 10 pin o 20 pin).

2. Collegare l'adattatore JTAG

Incavo l'adattatore JTAG al dispositivo di destinazione, garantendo connessioni del pin corrette:
- TDI (Test dei dati in) a TDI
- TDO (Test Data Out) a TDO
- TCK (Test Clock) a TCK
- TMS (Modalità di prova Selezionare) a TMS
- Terra (GND) deve essere collegato.

3. Verifica i livelli di tensione

Verificare che l'adattatore JTAG corrisponda ai livelli di tensione del dispositivo target (ad es. 3,3 V, 1.8 V).
Alcuni adattatori consentono impostazioni di tensione configurabili.

Passaggio 2: installazione di strumenti software JTAG

1. Openocd

OpenOCD (Open On-Chip Debugger) è un popolare strumento open source per la programmazione e il debug.

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

2. Strumenti specifici del fornitore

Segger J-Link: Utilizzare il software Segger J-Link per le operazioni JTAG.
Xilinx Vivado: Ideale per la programmazione di FPGA e CPLDS.
Intel Quartus: Per la programmazione di dispositivi Intel/Altera.

3. Urjtag

Uno strumento leggero per operazioni JTAG di base come la scrittura del firmware.

Installa da Sito web di Urjtag.

Passaggio 3: scrivere dati su un chip

1. Configurare il software JTAG

Imposta il file di configurazione JTAG per specificare l'adattatore e il dispositivo target.

Esempio di configurazione OpenOCD per un chip STM32:

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 assicurarsi che venga rilevato il dispositivo di destinazione.

Per openocd:
```
openocd -f interface/jlink.cfg -f target/stm32f4x.cfg
```
Controllare il registro di output per i dispositivi rilevati.

3. Flash firmware

Scrivi il file del firmware sul chip utilizzando i comandi JTAG.

Esempio di comando openocd:
```
program firmware.bin verify reset exit 0x08000000
```
- firmware.bin: Il file binario da scrivere.
- verify: Assicura che i dati siano stati scritti correttamente.
- reset: Ripristina il dispositivo dopo la programmazione.
- 0x08000000: Inizia l'indirizzo in memoria.

4. Scrivi la configurazione in un FPGA

Per FPGAS, usa .bit O .svf file.

Esempio di comandi di urjtag:
```
cable jtagkey
detect
svf configure.svf
```

5. Cancella la memoria prima di scrivere

Alcuni dispositivi richiedono la cancellazione della memoria prima di lampeggiare.

Esempio di comando openocd:
```
flash erase_address 0x08000000 0x10000
```

Passaggio 4: best practice per la scrittura JTAG

Firmware esistente di backup: Leggi e salva sempre il firmware esistente prima di scrivere nuovi dati.
Verifica l'integrità dei dati: Usare il verify comanda per garantire una programmazione riuscita.
Usa connessioni affidabili: Assicurare tutti i cavi per prevenire la corruzione dei dati durante la scrittura.
Livelli di tensione di corrispondenza: Assicurarsi che l'adattatore JTAG e il dispositivo target utilizzino i livelli di tensione compatibili.
Controlla la protezione della scrittura: Disabilita la protezione della scrittura (se applicabile) prima della programmazione.

Applicazioni della scrittura JTAG

Firmware lampeggiante o bootloader
Programmazione FPGA o CPLDS
Aggiornamento del software di sistema incorporato
Scrivere i dati di configurazione in memoria
Sviluppare e testare il firmware in tempo reale

Risoluzione dei problemi

Dispositivo non rilevato:
- Verificare il cablaggio e il pinout.
- Assicurarsi che il dispositivo sia alimentato e correttamente messo a terra.
Scrivi errori:
- Assicurarsi che la regione di memoria non sia protetta da scrivere.
- Controllare doppio l'indirizzo di avvio e il formato di file.
La verifica fallisce:
- Controlla connessioni affidabili.
- Utilizzare una velocità di clock JTAG più lenta per migliorare la stabilità.

Conclusione

JTAG è uno strumento versatile per scrivere firmware, configurazione di memoria e dispositivi di programmazione a basso livello. Seguendo questa guida, è possibile utilizzare con sicurezza JTAG per flash firmware, aggiornare il software e configurare hardware. Mastering JTAG Writing consente uno sviluppo e manutenzione efficienti di sistemi incorporati!