JTAG Operation示例

通过此前一系列文章熟悉 JTAG 架构后，让我们用一个完整的示例来了解用于 Debug 访问的 TAP 是如何工作的。

假设这么一个调试场景，我们出于调试需求，需要 JTAG 能够访问并修改设计中一个 3 比特位宽的控制信号。在正常的 functional 模式中，该控制信号数值为 3'b111；但出于一些调试目的，我们想要把它改成 3'b100。以下是通过 TAP 实现这一点的过程。

假设设计中的 JTAG 指令寄存器（IR）位宽为 4 比特。

首先我们需要在 JTAG 设计中增加一个 3 比特位宽的用户数据寄存器（User DR），并将其输出连接到我们想要修改的控制信号上。接下来，我们为该 User DR 指定一个 opcode，比如 4'b1010（因为 IR 为 4 比特，因此 opcode 同样为 4 比特）。在设计中添加该 User DR 时，需要将其复位值设定为 3'b111（为什么？复位值对应于该控制信号在 functional 模式中需要的数值，即 3'b111）。

这样一来，User DR 在任何 JTAG Update 事件更改数值前，将驱动该信号为 3'b111。一般来说，在芯片上电过程中，JTAG 会比其他逻辑更早退出复位状态，因此，该控制信号能赶在被其驱动的逻辑退出复位之前，确保其数值为所需的 3'b111。

图 1- 示例的时序图

图 1 中的时序图展示了如何将 User DR 的数值更新为 3‘b100 的过程。该时序图来自 JTAG 工业标准，其中的 TMS 和 TDI 以及 IR/DR Hold Register 在时钟下降沿更新数值，而 FSM 状态以及 IR/DR Hold Register 则在时钟上升沿跳变数值。

图 1 中的 16-状态 FSM 从 Test-Logic Reset 状态开始工作，通过设置 TMS 的时序使状态机进入 Shift IR 状态。

接下来通过 TDI 端口数据寄存器对应的 opcode（4’b1010）移入指令寄存器。shift 和 hold 寄存器的初始值均为复位值 0，4'b1010 由从 LSB 到 MSB 的顺序串行地移入指令寄存器中。

通过设置 TMS 的时序使状态机进入 Update IR 状态。在 Update IR 状态中，IR 的 hold 寄存器更新为 Shift 寄存器中的值，指令译码器解码该指令的数值，建立起一条 TDI 和用户数据寄存器之间的通路。

接下来，FSM 退出 Update IR 状态，转移至 Shift DR 状态，此时串行地向 DR shift 寄存器中移入所需的数值 3'b100，由从 LSB 到 MSB 的顺序。在数据 3'b100 完全加载到 Shift 寄存器中后，FSM 跳转到 Update DR 状态。在该状态中，DR hold 寄存器更新为 3'b100，就在此时，需要修改的控制信号数值也从复位值 3’b111 改变为 3'b100。

审核编辑 ：李倩