《電子技術應用》
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基于JTAG的高效调试系统设计与实现
2023年电子技术应用第4期
张梅娟,辛昆鹏,王丽娟,邓佳伟
(中国电子科技集团公司第五十八研究所,江苏 无锡 214063)
摘要: 为了给自研处理器芯片提供一种高效方便的调试方法,提出了一种基于JTAG的片内调试系统设计方法。该调试系统在遵循JTAG标准协议的基础上,简化片内调试硬件模式设计,以较少的硬件开销和精简高效的专用调试指令设计,不仅实现了调试中断、指令/数据断点设置、单步执行及寄存器/存储器数据读写等基本调试功能,还支持现场保护与恢复、Trace Buffer、指令插入执行等高级调试功能。经实际芯片测试证明,该调试系统具有兼容JTAG协议、功能全面、灵活高效、结构简单、便于操作等特点。
中圖分類號:TN407
文獻標志碼:A
DOI: 10.16157/j.issn.0258-7998.223168
中文引用格式: 張梅娟,辛昆鵬,王麗娟,等. 基于JTAG的高效調試系統設計與實現[J]. 電子技術應用,2023,49(4):39-43.
英文引用格式: Zhang Meijuan,Xin Kunpeng,Wang Lijuan,et al. Design and implementation of high performance debugging system based on JTAG[J]. Application of Electronic Technique,2023,49(4):39-43.
Design and implementation of high performance debugging system based on JTAG
Zhang Meijuan,Xin Kunpeng,Wang Lijuan,Deng Jiawei
(The Fifty-Eighth Research Institute of China Electronic Technology Group Corporation, Wuxi 214063, China)
Abstract: A debugging system based on JTAG interface is proposed in this paper to provide an effective and convenient debugging method for domestic processor chip. The debugging system, which is based on JTAG standard, simplifies the design of the on-chip debugging hardware module. With little hardware overhead, simple and high performance design of the debugging instruction, it is used to realize the debugging interrupt, breakpoint and watch point setting,single step running,register or memory read and write, and other base debugging functions, as well as sence protection and recovery, trace buffer, instruction insert execution and other advanced debugging functions. After passed the actual chip testing, the debugging system has compatibility with JTAG protocol, comprehensive functions, high performance, simple structure, convenient for operation and other features.
Key words : debugging system;JTAG protocol;IEEE1149.1;TAP control

0 引言

隨著集成電路技術的飛速發展,芯片規模越來越大,集成度和復雜度也越來越高,這就對芯片調試提出了更高的要求。一個高效可靠的芯片調試系統是提升芯片開發的效率、保證芯片成功率和可靠性的關鍵手段。

片上調試(On-Chip Debugging,OCD)是目前應用最廣泛的一種芯片調試技術,它是一種在芯片內部提供相應調試功能模塊的調試技術,目前最流行的OCD技術是JTAG技術。聯合測試行動小組(Joint Test Action Group,JTAG)是一種國際標準測試協議IEEE1149.1,主要作用是完成芯片內部測試。它具有靈活高效、易于實現等優點,是目前使用最為廣泛的調試技術,大規模應用在各種處理器芯片中。

本文通過研究與對比主流處理器如ARM、INTEL等的調試系統,綜合學習各方先進設計理念如trace跟蹤、現場保護與恢復、指令插入執行等功能,又針對如ARM調試系統結構過于復雜等問題進行簡化與改進,基于自研處理器提出并設計實現了一種基于JTAG接口的調試系統。該調試系統的接口設計復用遵循IEEE1149.1協議的標準JTAG接口設計,無需額外設計且穩定性高,同時也可以快速適配市場上的各種開源調試軟件,節約調試軟件工具開發時間。簡化片內調試硬件模塊設計,采用內部邏輯電路互連實現調試系統與CPU的數據交互,同時只設計3條專用調試指令即實現調試系統的寄存器讀寫和指令執行功能,詳情可參見1.3節,指令設計結構簡單、靈活高效、便于操作。此外,該調試系統功能強大,除了實現調試中斷、斷點設置、單步調試、寄存器和存儲器讀寫等基本調試功能外,還具有調試現場保護與恢復、Trace Buffer、指令插入執行等高級調試功能。




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作者信息:

張梅娟,辛昆鵬,王麗娟,鄧佳偉

(中國電子科技集團公司第五十八研究所,江蘇 無錫 214063)



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