JTAG 连接器和接口

了解用于实现 JTAG 的接口和连接器。

在之前的文章中，我们了解了最初的 JTAG 标准 IEEE 1149.1。这包括 JTAG 测试访问端口 (TAP)，它允许用户操纵状态机来访问设备内部并运行边界扫描测试。

但是，虽然这些信息对于理解 JTAG 必不可少，但也有必要了解物理方面，包括连接器和引脚分配以及市场上可用的商业 JTAG 接口。在本文中，我们将纠正这种情况，对 JTAG 整体采用较少理论的方法。

JTAG 连接器

JTAG 没有标准连接器。通常情况下，“JTAG 连接器”是标准公头，例如 0.1" 接头或更细间距接头。正如我们所见，操作 JTAG TAP 只需要四个（或五个）引脚。但是，用于与 TAP 进行“通信”的设备——称为 JTAG 接口—— 还需要电源和接地连接，如果需要，设计人员可以在 JTAG 接头上包括其他连接。

那么，给定一块电路板，设计人员应该如何提供 JTAG 访问？而且，对于一块新板，您应该在哪里寻找 JTAG 连接器？

尽管 JTAG 接口没有一个标准的接头，但制造商之间已经或多或少地标准化了几种接头类型。其中包括 ARM JTAG 20、ARM JTAG 14、TI JTAG 14、STMicroelectronics 的 STDC14、英飞凌的 OCDS 16 引脚接头 [pdf]、CoreSight 10、CoreSight 20、MIPI 34 和 Mictor 38 . Segger 将他们的 J-Link 和 J-Trace 连接器定义为与 ARM JTAG 20 几乎相同。

大多数接头是有罩或无罩公接头，有 10、14 或 20 个针脚，以及 0.1 英寸或 0.05 英寸针脚间距。示例如图 1 所示。

图 1。用于连接 JTAG 接口的通用接头。

图 2 显示了各种 JTAG 接口（上面链接）的引脚排列。在这里您可以找到 JTAG（TDI、TDO、TCK、TMS、nTRST）以及串行线调试（SWDIO、SWCLK、SWO）的标准引脚)，以及用于调试的附加功能，例如核心跟踪。

图 2。各种 JTAG 接口的引脚排列，在本例中显示在 0.1 英寸带罩公头上。

增加的引脚中特别值得注意的是 nSRST（完全系统复位），它强制目标完全复位，以及 VTREF（电压目标参考），连接到目标电源轨以进行 JTAG 接口硬件电平转换。

JTAG 接口

市场上有多种 JTAG 接口（也称为 JTAG 调试探针）。在开源硬件领域，有由 1BitSquared 和 Black Sphere Technologies 开发的 Black Magic Probe 或 BMP，用作 ARM JTAG 接口，拥有庞大且活跃的社区支持。 Black Magic Probe 也可以指任何已将其固件替换为 Black Magic Probe 固件的 JTAG 接口。

Segger 广泛使用的商用调试探针包括 J-Link（如图 3 所示）和 J-Trace，后者是一种更先进、功能更强大的调试探针，适用于工业应用。 J-Link 的教育许可证价格低于 100 美元，商业应用的价格在 400 到 1,000 美元之间，而 J-Trace 的价格在 1,700 到 2,500 美元之间。

图 3。 Segger J-Link PRO 调试探针和 JTAG 接口

特定供应商还将为其产品销售 JTAG 接口。 STMicroelectronics 为其 STM8 和 STM32 产品提供 STLINK 系列（包括 STLINK/V2 和 STLINK-V3SET），Atmel（现在的 Microchip）提供 Atmel-ICE，NXP 提供 S32 调试探针——不胜枚举。

FPGA 还使用 JTAG 将比特流下载到设备/存储器上，但这些接口通常被称为下载电缆。示例包括 Xilinx 的 Platform Cable II 和 Altera 的 FPGA 下载电缆，以前称为 USB-Blaster II，现在更名为 Intel FPGA Download Cable II。

那么这些设备究竟发生了什么，使它们变得如此昂贵？它们支持哪些功能，设计师如何使用它们？通常，如果您查看低端调试探针，您会发现以下内容：