JTAG: Skriva chips med Joint Test Action Group Protocol

JTAG (Joint Test Action Group) används inte bara för att läsa minne och felsöka hårdvara utan också för att skriva data till chips. Detta inkluderar blinkande firmware, programmeringsminne och konfigurering av FPGA. Denna handledning kommer att vägleda dig genom att skriva till chips med JTAG, inklusive installation, verktyg och bästa praxis.

Vad skriver JTAG?

JTAG -skrivning hänvisar till programmering eller blinkande data på en integrerad krets (IC) genom dess JTAG -gränssnitt. Denna process används ofta för:

Blinkande firmware eller bootloaders
Skriva konfigurationsfiler till FPGAS
Programmering av icke-flyktigt minne (t.ex. EEPROM, Flash)
Uppdatering av programvara eller firmware i inbäddade system

JTAG -gränssnittet ger direkt åtkomst till chipet, vilket möjliggör exakt kontroll över minne och konfiguration.

Vad du behöver

JTAG -adapter: Ett hårdvarugränssnitt för JTAG-kommunikation (t.ex. Segger J-Link, Xilinx-plattformskabel, OpenOCD-stödda adaptrar).
Målenhet: Chipet eller systemet du vill programmera.
Programverktyg: Verktyg som OpenOCD, UrjTag, Vivado (för Xilinx) eller Seggers J-Link-programvara.
Firmware/konfigurationsfil: Filen som ska skrivas till chipet (t.ex. .bin, .hex, .svf).
JTAG Pinout -dokumentation: Pinout -diagram för målenheten.
Anslutningstillbehör: Ledningar, rubriker och en brödskiva (vid behov).

Steg 1: Ställa in JTAG -hårdvaran

1. Identifiera JTAG -stiften

Kontakta ChIP: s datablad eller PCB -scheman för att hitta JTAG -stiften.
Vanliga JTAG -stiftetiketter inkluderar TDI, TDO, TCKoch TMS.
Vissa brädor har förkonfigurerade JTAG-rubriker (10-stift eller 20-stifts anslutningar).

2. Anslut JTAG -adaptern

Krä jTAG -adaptern till målenheten och säkerställa korrekta stiftanslutningar:
- TDI (Testa data i) till TDI
- TDO (Testa data) till TDO
- TCK (Testklocka) till TCK
- TMS (Testläge välj) till TMS
- Mark (GND) måste vara ansluten.

3. Verifiera spänningsnivåerna

Kontrollera att JTAG -adaptern matchar målenhetens spänningsnivåer (t.ex. 3.3V, 1.8V).
Vissa adaptrar tillåter konfigurerbara spänningsinställningar.

Steg 2: Installera JTAG -programvaruverktyg

1. OpenOCD

OpenOCD (Open On-Chip Debugger) är ett populärt open source-verktyg för programmering och felsökning.

Installera via din pakethanterare (t.ex. apt install openocd på Linux).
Se till att din JTAG -adapter stöds av OpenOCD.

2. Leverantörsspecifika verktyg

Segger J-Link: Använd Segger J-Link-programvaran för JTAG-operationer.
Xilinx Vivado: Idealisk för programmering av Xilinx FPGA och CPLD.
Intel Quartus: För programmering Intel/Altera -enheter.

3. Urjtag

Ett lätt verktyg för grundläggande JTAG -operationer som att skriva firmware.

Installera UrjTags webbplats.

Steg 3: Skriva data till ett chip

1. Konfigurera JTAG -programvaran

Ställ in JTAG -konfigurationsfilen för att ange adapter och målenhet.

Exempel OpenOCD -konfiguration för ett STM32 -chip:

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

2. Upptäck målenheten

Kör ett kommando för att skanna JTAG -kedjan och se till att målenheten upptäcks.

För OpenOCD:
```
openocd -f interface/jlink.cfg -f target/stm32f4x.cfg
```
Kontrollera utgångsloggen för detekterade enheter.

3. Flash -firmware

Skriv firmware -filen till chipet med JTAG -kommandon.

Exempel OpenOCD -kommando:
```
program firmware.bin verify reset exit 0x08000000
```
- firmware.bin: Den binära filen att skriva.
- verify: Säkerställer att uppgifterna skrevs korrekt.
- reset: Återställ enheten efter programmering.
- 0x08000000: Starta adressen i minnet.

4. Skriv konfiguration till en FPGA

För FPGA, användning .bit eller .svf filer.

Exempel urjtag -kommandon:
```
cable jtagkey
detect
svf configure.svf
```

5. Radera minne innan du skriver

Vissa enheter kräver radering av minne innan du blinkar.

Exempel OpenOCD -kommando:
```
flash erase_address 0x08000000 0x10000
```

Steg 4: Bästa praxis för JTAG -skrivning

Säkerhetskopiera befintlig firmware: Läs alltid och spara den befintliga firmware innan du skriver nya data.
Verifiera dataintegritet: Använda verify kommando för att säkerställa framgångsrik programmering.
Använd tillförlitliga anslutningar: Säkra alla ledningar för att förhindra datakorruption under skrivandet.
Matchningsspänningsnivåer: Se till att JTAG -adaptern och målenheten använder kompatibla spänningsnivåer.
Kontrollera skrivskyddet: Inaktivera skrivskydd (om tillämpligt) före programmering.

Applikationer av JTAG -skrivning

Blinkande firmware eller bootloaders
Programmering FPGAS eller CPLD
Uppdaterar inbäddad systemprogramvara
Skriva konfigurationsdata till minnet
Utveckla och testa firmware i realtid

Felsökning

Enheten inte upptäckt:
- Verifiera ledningar och pinout.
- Se till att enheten drivs och är ordentligt jordad.
Skrivfel:
- Se till att minnesregionen inte är skrivskyddad.
- Kontrollera startadressen och filformatet.
Verifiering misslyckas:
- Kontrollera om tillförlitliga anslutningar.
- Använd en långsammare JTAG -klockhastighet för att förbättra stabiliteten.

Slutsats

JTAG är ett mångsidigt verktyg för att skriva firmware, konfigurera minne och programmeringsenheter på låg nivå. Genom att följa den här guiden kan du säkert använda JTAG för att flash firmware, uppdatera programvara och konfigurera hårdvara. Att behärska JTAG -skrivning möjliggör effektiv utveckling och underhåll av inbäddade system!