JTAG: chips lezen met Joint Test Action Group Protocol

JTAG (Joint Test Action Group) is een veel gebruikt protocol voor het debuggen, programmeren en testen van geïntegreerde circuits (IC's). Hiermee kunnen directe communicatie met een chip zijn geheugen lezen, grensscans uitvoeren of firmware laden. Deze zelfstudie leidt u door de basis van het gebruik van JTAG om chips te lezen, inclusief setup, tools en best practices.

Wat is JTAG?

JTAG is een gestandaardiseerde interface (IEEE 1149.1) die een manier biedt om hardware op chipniveau te testen en te debuggen. Het wordt vaak gebruikt in:

Firmware -ontwikkeling en foutopsporing
PCB -verbindingen testen
Knipperende firmware op apparaten
Geheugen uit IC's extraheren

JTAG gebruikt een interface van 4 of 5-pins:

Pin	Beschrijving
TDI	Test gegevens in
TDO	Test gegevens uit
Tck	Testen
TMS	Testmodus Selecteer
TRST	Test Reset (optioneel)

Wat u nodig hebt

JTAG -adapter: Een hardwareapparaat om te communiceren met de chip (bijv. Segger J-Link, OpenOCD-ondersteunde adapters).
Doelapparaat: Het IC of het systeem dat u wilt lezen.
Softwaretools: Toepassingen voor JTAG -foutopsporing, zoals OpenOCD-, Urjtag- of Proprietary -tools.
JTAG Pinout -documentatie: Pinout -diagram voor het doelapparaat.
Verbindingsaccessoires: Draden, headers en een breadboard (indien nodig).

Stap 1: De JTAG -hardware instellen

1. Identificeer de JTAG -interface op het doelapparaat

Raadpleeg de datasheet of PCB -schema's van de chip om de JTAG -pinnen te vinden.
Veel voorkomende labels voor JTAG -pinnen zijn onder meer TDI, TDO, TCK, En TMS.
Sommige boards hebben JTAG-headers gelabeld (bijv. 10-pins of 20-pins connectoren).

2. Sluit de JTAG -adapter aan

Draad de adapter in met het doelapparaat en past bij de JTAG -pinout:
- TDI op de adapter verbindt zich met TDI op het apparaat, enzovoort.
- Zorg ervoor dat GND is verbonden tussen de adapter en het doel.
- Geef indien nodig stroom aan het doelapparaat.

3. Controleer de spanningsniveaus

Zorg ervoor dat de JTAG -adapter de spanningsniveaus van het doelapparaat ondersteunt (bijv. 3,3V of 1.8V).
Sommige adapters hebben configureerbare spanningsinstellingen.

Stap 2: JTAG -softwaretools installeren

1. OpenOCD (Open on-Chip Debugger)

OpenOCD is een open-source tool die veel wordt gebruikt voor JTAG-foutopsporing.

Installeer het met behulp van uw pakketbeheerder (bijv. apt install openocd op Linux).
Zorg ervoor dat uw JTAG -adapter wordt ondersteund door OpenOCD.

2. Urjtag

Een lichtgewicht hulpmiddel voor grensscan en basis JTAG -bewerkingen.

Installeren via Urjtag's website.

3. Leverancierspecifieke tools

Gebruik voor eigen adapters zoals Segger J-Link of Xilinx hun officiële software:

Segger J-Link: Download de J-Link-tools van Segger's website.
Xilinx -tools: Gebruik Vivado of impact voor FPGA -foutopsporing.

Stap 3: Gegevens lezen uit een chip

1. Configureer de JTAG -software

Een configuratiebestand maken of laden dat de JTAG -adapter en het doelapparaat opgeeft.
- Voorbeeld voor openocd:
```
source [find interface/jlink.cfg]
transport select jtag
source [find target/stm32f4x.cfg]
init
halt
```

2. Detecteer het doelapparaat

Voer een opdracht uit om de JTAG -keten te scannen en verbonden apparaten te identificeren.

Voor OpenOCD:
```
openocd -f interface/jlink.cfg -f target/stm32f4x.cfg
```
Zoek naar gedetecteerde apparaten in het uitvoerlogboek.

3. Dump geheugeninhoud

Gebruik JTAG -opdrachten om geheugenregio's te lezen:

Voor OpenOCD:
```
dump_image memory.bin 0x08000000 0x10000
```
- memory.bin: Bestand om de geheugendump op te slaan.
- 0x08000000: Start adres.
- 0x10000: Aantal bytes om te lezen.

4. Voer grensscans uit

Boundary Scans Controleer op connectiviteit en functionaliteit van de IC -pinnen.

Gebruik Urjtag of OpenOCD om grensscans uit te voeren.

Voorbeeld in urjtag:

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

Stap 4: Best practices voor JTAG -foutopsporing

Beveilig de verbinding: Gebruik korte, betrouwbare draden om ruis te minimaliseren.
Verifieer pinout: Controleer de JTAG-pin-verbindingen dubbel om het apparaat te voorkomen.
Back -upfirmware: Maak altijd een back -up van de originele firmware voordat u wijzigingen aanbrengt.
Gebruik correcte software: Zorg ervoor dat de tool die u gebruikt het doelapparaat ondersteunt.
Monitor spanning: Zorg ervoor dat het doelapparaat op het juiste spanningsniveau werkt.

Toepassingen van JTAG

Firmware en software voor foutopsporing
Nieuwe firmware of bootloaders knipperen
Gegevens uit het geheugen extraheren voor analyse
Diagnose van PCB -fabricagefouten
Reverse engineering hardware

Problemen oplossen

Apparaat niet gedetecteerd:
- Controleer de bedrading en pinout.
- Zorg ervoor dat het doelapparaat is ingeschakeld.
- Controleer de spanningsniveaus voor compatibiliteit.
JTAG -fouten:
- Zorg ervoor dat het juiste configuratiebestand wordt gebruikt.
- Probeer de JTAG -kloksnelheid te verlagen als de communicatie mislukt.
Toestemmingsproblemen:
- Zorg ervoor dat u op Linux de juiste machtigingen hebt om toegang te krijgen tot USB -apparaten (gebruik sudo of configureren udev regels).

Conclusie

JTAG is een onschatbaar hulpmiddel voor het op een laag niveau van foutopsporing en programmeerchips. Door de basisprincipes van JTAG -hardware en -software te begrijpen, kunt u chipgeheugen lezen, firmware debug -firmware lezen en grensscans uitvoeren. Experimenteer met verschillende tools en configuraties om JTAG volledig in uw projecten te gebruiken!