MAXQ處理器的串口轉JTAG接口板

摘要：本應用筆記討論串口轉JTAG接口板能夠接收的命令。該接口板用于實現與MAXQ微控制器的接口。此處描述的命令可幫助開發人員讀寫MAXQ存儲器(代碼和數據)，讀寫寄存器，以及使用在線調試器。

簡介

MAXQ微控制器使用測試訪問端口(TAP)，通過一個4線同步串行接口實現與主機器件的通信。該TAP支持在系統編程和在線調試。TAP與JTAG IEEE標準1149兼容。為實現與TAP的連接，Dallas Semiconductor開發了串口轉JTAG接口板和固件，通過標準RS-232串口接受命令，并將這些命令轉換成適當的JTAG信號。本應用筆記對固件使用的命令協議進行說明。如果需要串口轉JTAG接口板的更詳細信息，請將問題通過電子郵件發至 micro.software@dalsemi.com (English only)。

下載：本應用筆記中的源程序和原理圖。

注意：本應用筆記假定您已熟悉MAXQ微控制器的TAP和基本JTAG通信。關于這些主題的詳細信息，請參考MAXQ系列用戶指南。

與固件接口

采用115200bps，8位、無校驗和1停止位格式與接口板串口連接，建立與串口轉JTAG接口板的通信。連接建立后，可采用ASCII或二進制模式中的任何一種與固件接口。固件默認為ASCII模式，將文本命令送至接口板，結果以文本字符串形式返回。二進制模式將在下面進行解釋，該模式下所有傳輸為8位字節序列?？赏ㄟ^命令在任意時刻切換這兩種模式。在ASCII模式下，可使用表1列出的命令。所有命令均對大小寫敏感?？稍谝恍兄休斎胍唤M命令，也可以一次輸入一個命令。

表1. 任何模式下均可接受的命令

命令	說明
h	保持復位，MAXQ停止運行。
H	釋放RESET使MAXQ工作。
I	使系統進入旁路模式，復位TAP，使其返回Run-Test-Idle狀態。
JB	指示固件開始接受背景模式命令。該命令不切換目標MAXQ模式，也不對目標器件發送任何的JTAG命令。該命令僅指示固件MAXQ由其它途徑改變了模式。
JD	指示固件開始接受調試模式命令。該命令不切換目標MAXQ的模式，也不對目標器件發送任何的JTAG命令。該命令僅指示固件MAXQ由其它途徑改變了模式。
JL	指示固件開始接受自舉加載命令。該命令不切換目標MAXQ的模式，也不對目標器件發送任何的JTAG命令。該命令僅指示固件MAXQ由其它途徑改變了模式。
JX	指示固件開始接受旁路模式命令。該命令不切換目標MAXQ的模式，也不對目標器件發送任何的JTAG命令。該命令僅指示固件MAXQ由其它途徑改變了模式。
Q	查詢JTAG接口板的接口版本號。版本號以兩個十六進制字符的形式輸出。任何時候任何命令格式或輸出改變后，該版本號改變。本文撰寫時接口版本號為01。
q	查詢JTAG接口板的固件版本號。版本號以兩個十六進制字符的形式輸出。任何時候固件改變后，該版本號改變。本文撰寫時固件版本號為02。
Vtxxyy	設置JTAG接口板Timer0。由于JTAG時鐘必須小于目標時鐘的1/8，固件使用Timer0來控制JTAG時鐘速率。固件在產生JTAG時鐘每個邊沿前，等待定時器溢出。用定時器T0M位的值替換命令中的't'，用TH0的值替換'xx'，用TL0的值替換'yy'。所有值均以十六進制格式輸入。關于這些值的詳細信息，請參考超高速閃存微控制器用戶指南。
Yrbbdd	直接向TAP發送一個數值。用希望寫入的TAP寄存器替換'r'：0為DR，1為IR。'bb'是要寫入的位數(不包括狀態位)，'dd'是發送的數據。所有數值應以十六進制格式輸入。
Z	將固件切換為二進制傳輸。
z	執行JTAG時鐘的單個脈沖。
+	進行JTAG接口板簡單硬件測試。CLK、TMS和TDI引腳全部置高，讀取TDO狀態，輸出為'0'或'1'。然后可測量引腳電壓，檢查其是否正常工作。
-	進行JTAG接口板簡單硬件測試。CLK、TMS和TDI引腳全部置低，讀取TDO狀態，輸出為'0'或'1'。然后可測量引腳電壓，檢查其是否正常工作。

如上述命令所示，MAXQ JTAG引擎具有不同的模式：旁路模式、自舉加載模式、背景模式和調試模式。JTAG引擎功能在每個模式中均不同。當JTAG引擎進入不同模式時，除上面列出的命令以外，其它命令也開始生效。

旁路模式

上電復位時，TAP初始化為旁路模式。在該模式下，TAP被禁用，與MAXQ微控制器的其它部件沒有相互作用。在該模式下要激活TAP，可輸入兩個附加命令之一：'D'和'L'。'D'命令激活在線調試器，'L'命令激活自舉加載器。

自舉加載模式

當采用'L'命令激活自舉加載器時，可直接向MAXQ固定用途ROM發送數據字節。每個發送的字節值以兩個十六進制字符的形式表示。(關于固定用途ROM可接受字節的詳細信息，請聯系 micro.software@dalsemi.com (English only)。) 對于輸入的每個字節，固件輸出加載器返回的字節和自TAP接收的狀態位。輸出格式為"00xx:ss"，其中'xx'是輸出字節，'ss'是狀態位。一旦輸入"Exit Loader"命令(0x01)后，必須使用表1中列出的'J'命令之一，指示JTAG接口板MAXQ不再處于自舉加載模式。

背景模式

在JTAG引擎的背景模式，可以讀寫JTAG斷點寄存器(BP0-BP5)，讀寫在線調試寄存器(ICDC、ICDF、ICDA和ICDD)，判決何時出現斷點匹配，人工調用調試模式。支持這些操作的命令列于表2中。該模式下所有帶有輸出的命令，其輸出格式為"xxyy:ss"，其中'xx'是輸出數據的MSB，'yy'是LSB，'ss'是從TAP返回的狀態位。

表2. 背景模式下的命令

命令	說明
A	讀ICDA寄存器
axxyy	寫ICDA寄存器，其中'xx'是新值的MSB，'yy'是新值的LSB。以兩個十六進制字符形式輸入。
Bi	讀6個斷點寄存器之一，'i'是要讀取的斷點寄存器索引(0至5)。
bixxyy	寫6個斷點寄存器之一，'i'是要寫入的斷點寄存器索引(0至5)，'xx'是新數值的MSB，'yy'是LSB。MSB和LSB的值應以兩個十六進制字符形式輸入。
C	讀ICDC寄存器。
cxx	寫ICDC寄存器，'xx'是新值。新值應以兩個十六進制字符形式輸入。
D	讀ICDD寄存器。
dxxyy	寫ICDD寄存器，'xx'是新值的MSB，'yy'是新值的LSB。新值應以兩個十六進制字符形式輸入。
E	進入調試模式。
F	讀ICDF寄存器。
N	無操作。

調試模式

JTAG引擎采用兩種方法進入調試模式。第一種方法是在背景模式下，輸入"進入調試模式"命令("E")。第二種方法是發生斷點匹配時激活調試模式。在這種情況下，應輸入"JD"命令，通知固件模式已經改變。在調試模式下，可以讀寫MAXQ寄存器，讀程序堆棧，讀寫數據存儲器，單步運行MAXQ CPU，返回至背景模式，驗證密碼以解鎖某些命令。表3列出了該功能支持的命令。

表3. 調試模式下的命令

命令	說明
E	退出調試模式，返回背景模式。
G	讀所有寄存器內容。寄存器內容返回順序取決于MAXQ的類型。
Mxxyyiijj	讀數據存儲器，'xx'是要讀取字地址的MSB，'yy'是地址的LSB，'ii'是要讀取數量的MSB，'jj'是其LSB。所有數值應以兩個十六進制字符形式輸入。
mxxyyiijj	向數據存儲器寫一個字，'xx'是字地址的MSB，'yy'是地址的LSB，'ii'是要寫入字的MSB，'jj'是要寫入字的LSB。所有數值應以兩個十六進制字符形式輸入。
n	無操作。
Pxx1...xx32	用給定數據匹配密碼。所有32個字節值應以兩個十六進制字符形式輸入。
R0iim	讀寄存器，'ii'是寄存器索引，'m'是寄存器模數。索引應以兩個十六進制字符形式輸入，模數應以一個十六進制字符形式輸入。
r0iimxxyy	寫寄存器，'ii'是寄存器索引，'m'是寄存器模數，'xx'是新數值的MSB，'yy'是LSB。索引和新數值的每個字節應以兩個十六進制字符形式輸入。模數應以一個十六進制字符形式輸入。
Sxxyyiijj	讀程序堆棧，'xx'是要讀取的字地址MSB，'yy'是地址的LSB，'ii'是要讀取數量的MSB，'jj'是其LSB。所有數值應以兩個十六進制字符形式輸入。
T	在當前指令指針處執行指令。

注意：表2中列出的所有背景模式命令('E'除外)也可以用于調試模式。

二進制傳輸

表1、2和3中描述的命令可方便的進行手工輸入，其輸出也易于理解。但在多種情況下，將由軟件控制JTAG接口板。由于軟件不方便使用ASCII命令，將結果轉換回二進制數據時也存在不必要的處理過程，因此，JTAG固件也支持二進制傳輸。在二進制傳輸模式下，數據傳送至TAP，首先發送一個字節用于指示要發送字節的數量，然后發送數據。對于發送數據的每個字節，固件輸出兩個字節。返回的第一個字節是傳輸中讀取的狀態位。第二個字節是傳輸中從TAP讀取的數值。二進制模式還具有特殊命令。這些命令在表4中進行了說明。發送這些特殊命令時，長度字節應為0，以指示固件將接收的下一個字節做為特殊命令處理。對于這些特殊命令，返回單個字節。這通常只是命令的回應。

表4. 二進制傳輸時，使用的特殊命令

命令	說明
0x00	退出二進制模式傳輸，重新接受ASCII命令。
0x01	設置TAP IR寄存器為數據傳輸目的寄存器。
0x02	設置TAP DR寄存器為數據傳輸目的寄存器。
0x03	傳輸數據時，僅發送每個字節的低3位。
0x04	設置RESET引腳為邏輯高電平。
0x05	清零RESET引腳為邏輯低電平。
0x06	執行JTAG時鐘的單個脈沖。
0x07	讀取TDO引腳的狀態。
0x08	傳輸數據時，發送每個字節的所有8位。
0x09	設置TMS引腳為邏輯高電平。
0x0A	清零TMS引腳為邏輯低電平。
0x0B	設置TDI引腳為邏輯高電平。
0x0C	清零TDI引腳為邏輯低電平。
0x0D	設置T0M位。關于該位的詳細信息，請參考表1中'V'命令的說明。
0x0E	清零T0M位。關于該位的詳細信息，請參考表1中'V'命令的說明。
0x11	采用接收的下一字節做為TL0數值。發"下一"字節時不需要先發一個長度字節，也不需要'0'做為特殊命令說明字符。關于TL0寄存器的詳細信息，請參考表1中'V'命令的說明。
0x12	采用接收的下一字節做為TH0數值。發"下一"字節時不需要先發一個長度字節，也不需要'0'做為特殊命令說明字符。關于TH0寄存器的詳細信息，請參考表1中'V'命令的說明。

探測錯誤

在ASCII傳輸模式和二進制傳輸模式下，發生的任何錯誤均由命令的輸出指示。在ASCII模式下，錯誤輸出形式為"*ERR=xx*"，其中xx為錯誤類型。在二進制模式下，輸出錯誤代碼，而不是命令回應。請參考表5的錯誤代碼說明。

表5. 錯誤代碼

錯誤代碼	說明
0x80	無法識別的命令或無效命令。
0x90	接收到無效的十六進制字符。
0xA0	接收的輸入不足。
0xB0	錯誤斷點寄存器索引。
0xC?	接收到非預期狀態，其中?表示接收到的狀態位。

結論

采用本文檔中說明的命令，串口轉JTAG接口板可用于向MAXQ處理器裝載代碼，讀寫系統寄存器，讀寫存儲器，使用在線調試器。該過程可采用二進制協議通過主機軟件自動完成或通過終端程序交互輸入完成。提供所有命令所需功能模塊以完全控制MAXQ系統。