JTAG: escrevendo chips com protocolo de grupo de ação de teste conjunt – 38-3D

O JTAG (grupo de ação de teste conjunto) não é usado apenas para ler a memória e depurar hardware, mas também para escrever dados em chips. Isso inclui firmware piscando, memória de programação e configuração de FPGAs. Este tutorial o guiará através do processo de redação para chips usando JTAG, incluindo configuração, ferramentas e práticas recomendadas.

O que está escrevendo JTAG?

A escrita JTAG refere -se à programação ou dados piscantes em um circuito integrado (IC) através de sua interface JTAG. Este processo é comumente usado para:

Firmware piscando ou carregadores de inicialização
Escrevendo arquivos de configuração para FPGAs
Memória não volátil de programação (por exemplo, EEPROM, flash)
Atualizando software ou firmware em sistemas incorporados

A interface JTAG fornece acesso direto ao chip, permitindo controle preciso sobre a memória e a configuração.

O que você precisará

Adaptador JTAG: Uma interface de hardware para comunicação JTAG (por exemplo, Segger J-Link, Cabo da plataforma Xilinx, adaptadores apoiados pelo OpenocD).
Dispositivo de destino: O chip ou sistema que você deseja programar.
Ferramentas de software: Ferramentas como Openocd, UrjTag, Vivado (para Xilinx) ou o software J-Link da Segger.
Arquivo de firmware/configuração: O arquivo a ser gravado no chip (por exemplo, .bin, .hex, .svf).
Documentação do pinout jTAG: Diagrama de pinagem para o dispositivo de destino.
Acessórios de conexão: Fios, cabeçalhos e uma placa de ensaio (se necessário).

Etapa 1: Configurando o hardware JTAG

1. Identifique os pinos JTAG

Consulte a folha de dados do chip ou esquema de PCB para localizar os pinos JTAG.
Os rótulos comuns de pinos JTAG incluem TDI, TDO, TCK, e TMS.
Algumas placas possuem cabeçalhos JTAG pré-configurados (conectores de 10 ou 20 pinos).

2. Conecte o adaptador JTAG

Ajude o adaptador JTAG ao dispositivo de destino, garantindo conexões corretas de pinos:
- TDI (Dados de teste em) para TDI
- TDO (Teste os dados de fora) para TDO
- TCK (Relógio de teste) para TCK
- TMS (Modo de teste selecione) para TMS
- Chão (GND) deve estar conectado.

3. Verifique os níveis de tensão

Verifique se o adaptador JTAG corresponde aos níveis de tensão do dispositivo de destino (por exemplo, 3,3V, 1,8V).
Alguns adaptadores permitem configurações de tensão configuráveis.

Etapa 2: Instalando ferramentas de software JTAG

1. Openocd

Openocd (Open On-Chip Debugger) é uma ferramenta popular de código aberto para programação e depuração.

Instale através do seu gerenciador de pacotes (por exemplo, apt install openocd no Linux).
Verifique se o seu adaptador JTAG é suportado pelo Openocd.

2. Ferramentas específicas do fornecedor

Segger J-Link: Use o software Segger J-Link para operações JTAG.
Xilinx Vivado: Ideal para programar FPGAs e CPLDs Xilinx.
Intel quartus: Para programação de dispositivos Intel/Altera.

3. Urjtag

Uma ferramenta leve para operações básicas de JTAG, como escrever firmware.

Instalar de Site de Urjtag.

Etapa 3: Escrevendo dados em um chip

1. Configure o software JTAG

Configure o arquivo de configuração JTAG para especificar o adaptador e o dispositivo de destino.

Exemplo de configuração Openocd para um chip STM32:

source [find interface/jlink.cfg]
transport select jtag
source [find target/stm32f4x.cfg]
init
halt

2. Detecte o dispositivo alvo

Execute um comando para digitalizar a cadeia JTAG e verifique se o dispositivo de destino é detectado.

Para openocd:
```
openocd -f interface/jlink.cfg -f target/stm32f4x.cfg
```
Verifique o log de saída para dispositivos detectados.

3. Firmware flash

Escreva o arquivo de firmware no chip usando comandos JTAG.

Exemplo de comando openocd:
```
program firmware.bin verify reset exit 0x08000000
```
- firmware.bin: O arquivo binário para gravar.
- verify: Garante que os dados foram escritos corretamente.
- reset: Redefine o dispositivo após a programação.
- 0x08000000: Inicie o endereço na memória.

4. Escreva a configuração para um FPGA

Para FPGAs, use .bit ou .svf arquivos.

Exemplo de comandos urjtag:
```
cable jtagkey
detect
svf configure.svf
```

5. Apague a memória antes de escrever

Alguns dispositivos requerem apagar a memória antes de piscar.

Exemplo de comando openocd:
```
flash erase_address 0x08000000 0x10000
```

Etapa 4: Melhores práticas para a redação de JTAG

Backup Firmware existente: Sempre leia e salve o firmware existente antes de escrever novos dados.
Verifique a integridade dos dados: Use o verify comando para garantir uma programação bem -sucedida.
Use conexões confiáveis: Prenda todos os fios para evitar a corrupção de dados durante a escrita.
Combine os níveis de tensão: Verifique se o adaptador JTAG e o dispositivo de destino usam níveis de tensão compatíveis.
Verifique a proteção da gravação: Desative a proteção de gravação (se aplicável) antes da programação.

Aplicações da redação de JTAG

Firmware piscando ou carregadores de inicialização
Programação FPGAs ou CPLDs
Atualizando o software de sistema incorporado
Escrevendo dados de configuração na memória
Desenvolvendo e testando firmware em tempo real

Solução de problemas

Dispositivo não detectado:
- Verifique a fiação e a pinagem.
- Verifique se o dispositivo está alimentado e adequadamente aterrado.
Escreva erros:
- Verifique se a região da memória não está protegida por gravação.
- Verifique duas vezes o endereço inicial e o formato do arquivo.
A verificação falha:
- Verifique se há conexões confiáveis.
- Use uma velocidade mais lenta do relógio JTAG para melhorar a estabilidade.

Conclusão

O JTAG é uma ferramenta versátil para escrever firmware, configurar a memória e dispositivos de programação em um nível baixo. Seguindo este guia, você pode usar com confiança o firmware JTAG para flash, atualizar o software e configurar o hardware. O domínio da redação do JTAG permite desenvolvimento e manutenção eficientes de sistemas incorporados!