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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。
中图分类号:TN407
文献标志码:A
DOI: 10.16157/j.issn.0258-7998.223168
中文引用格式:张梅娟,辛昆鹏,王丽娟,等. 基于JTAG的高效调试系统设计与实现[J]. 电子技术应用,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

随着集成电路技术的飞速发展,芯片规模越来越大,集成度和复杂度也越来越高,这就对芯片调试提出了更高的要求。一个高效可靠的芯片调试系统是提升芯片开发的效率、保证芯片成功率和可靠性的关键手段。

片上调试(On-Chip Debugging,OCD)是目前应用最广泛的一种芯片调试技术,它是一种在芯片内部提供相应调试功能模块的调试技术,目前最流行的OCD技术是JTAG技术。联合测试行动小组(Joint Test Action Group,JTAG)是一种国际标准测试协议IEEE1149.1,主要作用是完成芯片内部测试。它具有灵活高效、易于实现等优点,是目前使用最为广泛的调试技术,大规模应用在各种处理器芯片中。

本文通过研究与对比主流处理器如ARM、INTEL等的调试系统,综合学习各方先进设计理念如trace跟踪、现场保护与恢复、指令插入执行等功能,又针对如ARM调试系统结构过于复杂等问题进行简化与改进,基于自研处理器提出并设计实现了一种基于JTAG接口的调试系统。该调试系统的接口设计复用遵循IEEE1149.1协议的标准JTAG接口设计,无需额外设计且稳定性高,同时也可以快速适配市场上的各种开源调试软件,节约调试软件工具开发时间。简化片内调试硬件模块设计,采用内部逻辑电路互连实现调试系统与CPU的数据交互,同时只设计3条专用调试指令即实现调试系统的寄存器读写和指令执行功能,详情可参见1.3节,指令设计结构简单、灵活高效、便于操作。此外,该调试系统功能强大,除了实现调试中断、断点设置、单步调试、寄存器和存储器读写等基本调试功能外,还具有调试现场保护与恢复、Trace Buffer、指令插入执行等高级调试功能。




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作者信息:

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)



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