JTAG: Chips schrijven met Joint Test Action Group Protocol

JTAG (Joint Test Action Group) wordt niet alleen gebruikt voor het lezen van geheugen en foutopsporingshardware, maar ook voor het schrijven van gegevens aan chips. Dit omvat knipperende firmware, programmeergeheugen en het configureren van FPGA's. Deze zelfstudie zal u begeleiden door het schrijven van chips met behulp van JTAG, inclusief installatie, tools en best practices.

Wat is JTAG schrijven?

JTAG schrijven verwijst naar programmeren of knipperende gegevens op een geïntegreerd circuit (IC) via de JTAG -interface. Dit proces wordt vaak gebruikt voor:

Knipperende firmware of bootloaders
Configuratiebestanden schrijven naar FPGAS
Programmeren van niet-vluchtig geheugen (bijv. EEPROM, Flash)
Software of firmware bijwerken in ingebedde systemen

De JTAG -interface biedt directe toegang tot de chip, waardoor precieze controle over geheugen en configuratie mogelijk is.

Wat u nodig hebt

JTAG -adapter: Een hardware-interface voor JTAG-communicatie (bijv. Segger J-Link, Xilinx-platformkabel, OpenOCD-ondersteunde adapters).
Doelapparaat: De chip of het systeem dat u wilt programmeren.
Softwaretools: Tools zoals OpenOCD, Urjtag, Vivado (voor Xilinx) of Segger's J-Link-software.
Firmware/configuratiebestand: Het bestand dat naar de chip moet worden geschreven (bijv. .bin, .hex, .svf).
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 -pinnen

Raadpleeg de datasheet of PCB -schema's van de chip om de JTAG -pinnen te vinden.
Gemeenschappelijke JTAG -pin -labels omvatten TDI, TDO, TCK, En TMS.
Sommige boards hebben vooraf geconfigureerde JTAG-headers (10-pins of 20-pins connectoren).

2. Sluit de JTAG -adapter aan

Draad de JTAG -adapter in op het doelapparaat en zorgt voor de juiste pinverbindingen:
- TDI (Testgegevens in) tot TDI
- TDO (Testgegevens uit) tot TDO
- TCK (Testklok) naar TCK
- TMS (Testmodus selecteren) To TMS
- Grond (GND) moet worden verbonden.

3. Controleer de spanningsniveaus

Controleer of de JTAG -adapter overeenkomt met de spanningsniveaus van het doelapparaat (bijv. 3.3V, 1.8V).
Sommige adapters staan configureerbare spanningsinstellingen toe.

Stap 2: JTAG -softwaretools installeren

1. OpenOCD

OpenOCD (Open On-Chip Debugger) is een populaire open-source tool voor programmering en foutopsporing.

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

2. Leverancierspecifieke tools

Segger J-Link: Gebruik de Segger J-Link-software voor JTAG-bewerkingen.
Xilinx vivado: Ideaal voor het programmeren van Xilinx FPGAS en CPLDS.
Intel Quartus: Voor het programmeren van Intel/Altera -apparaten.

3. Urjtag

Een lichtgewicht tool voor basis JTAG -activiteiten zoals het schrijven van firmware.

Installeren van Urjtag's website.

Stap 3: Gegevens schrijven naar een chip

1. Configureer de JTAG -software

Stel het JTAG -configuratiebestand in om de adapter en het doelapparaat op te geven.

Voorbeeld OpenOCD -configuratie voor een STM32 -chip:

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 zorg ervoor dat het doelapparaat wordt gedetecteerd.

Voor OpenOCD:
```
openocd -f interface/jlink.cfg -f target/stm32f4x.cfg
```
Controleer het uitvoerlogboek op gedetecteerde apparaten.

3. Flash -firmware

Schrijf het firmwarebestand naar de chip met behulp van JTAG -opdrachten.

Voorbeeld OpenOCD -opdracht:
```
program firmware.bin verify reset exit 0x08000000
```
- firmware.bin: Het binaire bestand om te schrijven.
- verify: Zorgt ervoor dat de gegevens correct zijn geschreven.
- reset: Reset het apparaat na het programmeren.
- 0x08000000: Start adres in het geheugen.

4. Schrijf configuratie naar een FPGA

Gebruik voor fpgas .bit of .svf Bestanden.

Voorbeeld Urjtag -opdrachten:
```
cable jtagkey
detect
svf configure.svf
```

5. Wis geheugen voordat u schrijft

Sommige apparaten vereisen het wissen van geheugen voordat u knippert.

Voorbeeld OpenOCD -opdracht:
```
flash erase_address 0x08000000 0x10000
```

Stap 4: Best practices voor het schrijven van JTAG

Back -up bestaande firmware: Lees en sla de bestaande firmware altijd op voordat u nieuwe gegevens schrijft.
Verifieer gegevensintegriteit: Gebruik de verify Commando om succesvolle programmering te garanderen.
Gebruik betrouwbare verbindingen: Beveilig alle draden om gegevenscorruptie tijdens het schrijven te voorkomen.
Match spanningsniveaus: Zorg ervoor dat de JTAG -adapter en het doelapparaat compatibele spanningsniveaus gebruiken.
Controleer schrijfbeveiliging: Schrijf de schrijfbeveiliging uitschakelen (indien van toepassing) vóór het programmeren.

Toepassingen van JTAG schrijven

Knipperende firmware of bootloaders
FPGA's of CPLD's programmeren
Embedded System Software bijwerken
Configuratiegegevens schrijven naar het geheugen
Het ontwikkelen en testen van firmware in realtime

Problemen oplossen

Apparaat niet gedetecteerd:
- Controleer bedrading en pinout.
- Zorg ervoor dat het apparaat wordt aangedreven en correct is geaard.
Schrijf fouten:
- Zorg ervoor dat het geheugengebied niet wordt beschermd.
- Controleer het startadres en het bestandsformaat dubbel.
Verificatie mislukt:
- Controleer op betrouwbare verbindingen.
- Gebruik een langzamere JTAG -kloksnelheid om de stabiliteit te verbeteren.

Conclusie

JTAG is een veelzijdige tool voor het schrijven van firmware, het configureren van geheugen en programmeerapparaten op een laag niveau. Door deze handleiding te volgen, kunt u met vertrouwen JTAG gebruiken om firmware te flashen, software bij te werken en hardware te configureren. Het beheersen van JTAG -schrijven maakt efficiënte ontwikkeling en onderhoud van ingebedde systemen mogelijk!