專利名稱：一種基于片上閃存的系統(tǒng)芯片jtag調(diào)試控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及系統(tǒng)芯片領(lǐng)域，尤其是一種系統(tǒng)芯片JTAG調(diào)試控制方法。
背景技術(shù)：
系統(tǒng)芯片(SOC，System on Chip)是指在單個(gè)芯片上集成一個(gè)完整的系統(tǒng)。這一 設(shè)計(jì)技術(shù)始于20世紀(jì)90年代中期。隨著半導(dǎo)體工藝技術(shù)的快速發(fā)展，IC (Integrated Circuit，集成電路)設(shè)計(jì)者能夠?qū)⒃絹?lái)越復(fù)雜的功能集成到單個(gè)硅片上，出現(xiàn)了集成電路 (IC)向集成系統(tǒng)(IS，Integrate System)轉(zhuǎn)變的趨勢(shì)，SOC就是在這一轉(zhuǎn)變下產(chǎn)生的。隨 著深亞微米工藝技術(shù)日益成熟，集成電路芯片的規(guī)模越來(lái)越大。數(shù)字IC從基于時(shí)序驅(qū)動(dòng) 的設(shè)計(jì)方法，發(fā)展到基于IP (Intellectual Property，知識(shí)產(chǎn)權(quán))核復(fù)用的設(shè)計(jì)方法，這一 設(shè)計(jì)方法在SOC中得到廣泛的應(yīng)用。SOC能夠充分的利用現(xiàn)有的設(shè)計(jì)積累，極大的提高了 ASIC (Application Specified Integrated Circuit，專用集成電路)的設(shè)計(jì)能力，因此發(fā) 展十分的迅速，并成為集成電路發(fā)展的必然趨勢(shì)。JTAG 是 Joint Test Action Group(聯(lián)合測(cè)試行為組織)的簡(jiǎn)稱。IEEE 1149.1 標(biāo) 準(zhǔn)就是由JTAG這個(gè)組織最初提出的，最終由IEEE批準(zhǔn)并且標(biāo)準(zhǔn)化的。所以，IEEE 1149.1 這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)一般也俗稱JTAG調(diào)試標(biāo)準(zhǔn)。JTAG接口主要用于芯片的調(diào)試，還可以用于實(shí)現(xiàn)ISP (In-System Programmable，在線編程)，對(duì)FLASH (閃存)等器件進(jìn)行編程。在JTAG調(diào)試當(dāng)中，邊界掃描是一個(gè)很重要的概念。邊界掃描技術(shù)的基本思想是 在靠近芯片的輸入輸出管腳上增加一個(gè)移位寄存器單元。因?yàn)檫@些移位寄存器單元都分布 在芯片的邊界上，所以被稱為邊界掃描寄存器。當(dāng)芯片處于調(diào)試狀態(tài)的時(shí)候，這些邊界掃描 寄存器可以將芯片和外圍的輸入輸出隔離開(kāi)來(lái)。通過(guò)這些邊界掃描寄存器單元，就可以觀 察和控制芯片上的輸入和輸出信號(hào)。對(duì)于芯片的輸入管腳，可以通過(guò)與之相連的邊界掃描 寄存器單元把信號(hào)(數(shù)據(jù))加載倒該管腳中去；對(duì)于芯片的輸出管腳，也可以通過(guò)與之相連 的邊界掃描寄存器獲取該管腳上的輸出信號(hào)。在正常的運(yùn)行狀態(tài)下，這些邊界掃描寄存器 對(duì)芯片來(lái)說(shuō)是透明的，所以正常的運(yùn)行不會(huì)受到任何影響。這樣，邊界掃描寄存器提供了一 個(gè)便捷的方式用以觀測(cè)和控制所需要調(diào)試的芯片，任意的讀取和修改芯片內(nèi)的寄存器以及 數(shù)據(jù)成為可能。另外，芯片輸入輸出管腳上的邊界掃描寄存器單元可以相互連接起來(lái)，在芯 片的周圍形成一個(gè)邊界掃描鏈。邊界掃描鏈可以串行的輸入和輸出，通過(guò)相應(yīng)的時(shí)鐘信號(hào) 和控制信號(hào)，就可以方便的觀察和控制處在調(diào)試狀態(tài)下的芯片。JTAG通過(guò)TAP (Test Access Port，測(cè)試訪問(wèn)口)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)邊界掃描鏈的控制。在 IEEE 1149. 1標(biāo)準(zhǔn)里面，將寄存器分為兩大類數(shù)據(jù)寄存器(DR)和指令寄存器(IR)。邊界 掃描鏈屬于數(shù)據(jù)寄存器中很重要的一種，用來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)芯片的輸入輸出的觀察和控制，數(shù)據(jù) 寄存器還包括器件標(biāo)識(shí)寄存器和旁路寄存器。而指令寄存器用來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)寄存器的控 制，例如可以為邊界掃描鏈指定一個(gè)訪問(wèn)對(duì)象。TAP是一個(gè)通用的端口，通過(guò)TAP可以訪問(wèn)芯片提供的所有數(shù)據(jù)寄存器和指令 寄存器。對(duì)整個(gè)TAP的控制是通過(guò)TAP Controller (TAP控制器)來(lái)完成的。標(biāo)準(zhǔn)的TAP接口是四線TMS (Test Mode Selection hput，測(cè)試模式選擇輸入)、TCK (Test Clock Input，測(cè)試時(shí)鐘輸入)、TDI (Test Data Input，測(cè)試數(shù)據(jù)輸入)、TDO (Test Data Output, 測(cè)試數(shù)據(jù)輸出)。還有一根可選引腳TRST(Test Reset hput，測(cè)試復(fù)位輸入)。這些引腳 的定義為TCK為TAP的操作提供一個(gè)獨(dú)立的，基本的時(shí)鐘信號(hào)，TAP的一切操作都要通過(guò)這 個(gè)時(shí)鐘來(lái)驅(qū)動(dòng)；TDI為測(cè)試數(shù)據(jù)輸入，所有要輸入到特定寄存器的數(shù)據(jù)都要通過(guò)TDI接口來(lái) 一位一位的串行輸入，這個(gè)輸入也有TCK來(lái)驅(qū)動(dòng)；TDO為測(cè)試數(shù)據(jù)輸出，所有要從特定寄存 器讀取的數(shù)據(jù)都通過(guò)TDO—位一位串行的輸出，這個(gè)過(guò)程需要通過(guò)TCK驅(qū)動(dòng)；TMS為測(cè)試模 式選擇，用來(lái)控制TAP狀態(tài)機(jī)的轉(zhuǎn)換，通過(guò)這一信號(hào)可以控制TAP在不同狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換，從 而根據(jù)用戶要求完成不同操作，該信號(hào)在TCK上升沿有效；TRST為測(cè)試復(fù)位線，通過(guò)這一信 號(hào)可以對(duì)TAP狀態(tài)機(jī)復(fù)位。通過(guò)TAP對(duì)數(shù)據(jù)寄存器進(jìn)行訪問(wèn)的一般過(guò)程如下首先，通過(guò)指令寄存器，選擇一 個(gè)需要訪問(wèn)的數(shù)據(jù)寄存器；其次，將選定的數(shù)據(jù)寄存器連接到TDI和TDO上，即將數(shù)據(jù)寄存 器綁定到掃描鏈路上；最后，在TCK的驅(qū)動(dòng)下，經(jīng)過(guò)TDI，將需要的數(shù)據(jù)輸入到指定的數(shù)據(jù)寄 存器，同時(shí)通過(guò)TD0，將指定的數(shù)據(jù)寄存器中的數(shù)據(jù)輸出。TAP狀態(tài)機(jī)如附圖1所示，總共有16個(gè)狀態(tài)，通過(guò)TMS來(lái)控制這些狀態(tài)之間的轉(zhuǎn) 換，從而達(dá)到對(duì)數(shù)據(jù)寄存器的輸入和讀取。JTAG測(cè)試系統(tǒng)的正常操作過(guò)程是向指令寄存器 送入指令，然后通過(guò)數(shù)據(jù)寄存器進(jìn)行測(cè)試。測(cè)試指令指出了下一個(gè)要進(jìn)行的測(cè)試以及測(cè)試 需要使用的數(shù)據(jù)寄存器。指令分為公開(kāi)和私有，已經(jīng)定義的標(biāo)準(zhǔn)指定了一個(gè)兼容器件必須 支持的最小公開(kāi)指令集。而私有指令主要用于片上的專用測(cè)試，標(biāo)準(zhǔn)并沒(méi)有做出具體的規(guī) 定。JTAG的邊界掃描結(jié)構(gòu)如圖2所示。BSC (Boundary Scan Cell)為邊界掃描單元， 能夠截取各個(gè)輸入輸出管腳的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)寄存器的三個(gè)重要部分如下器件標(biāo)識(shí)寄存器能 夠讀出固定在芯片內(nèi)部的標(biāo)識(shí)碼；旁路寄存器將TDI延遲一個(gè)時(shí)鐘連接到TD0，使得測(cè)試臺(tái) 可以快速的訪問(wèn)下一個(gè)器件(在多個(gè)器件串行連接的情況下)；邊界掃描寄存器能夠截取芯 片核心邏輯與輸入輸出管腳之間的所有信號(hào)。一個(gè)支持JTAG調(diào)試的CPU，只要時(shí)鐘TCK正常，就可以通過(guò)JTAG接口訪問(wèn)CPU的 內(nèi)部寄存器和掛在CPU總線上的設(shè)備，如RAM (Random Access Memory，隨機(jī)存取存儲(chǔ)器) 等存儲(chǔ)設(shè)備以及UART，TIMER, GPIO等通用IP和特定芯片的專用IP。這就為系統(tǒng)芯片的調(diào) 試提供了極為便利的條件。但是隨之而來(lái)也產(chǎn)生了新的問(wèn)題。由于通過(guò)JTAG接口可以讀 取和修改芯片內(nèi)部存儲(chǔ)設(shè)備的數(shù)據(jù)和IP的寄存器，這就使得那些對(duì)信息安全有特殊要求 的芯片面臨數(shù)據(jù)泄露和被篡改的危險(xiǎn)。片上閃存具有非易失性的特點(diǎn)，在斷電后能夠保存數(shù)據(jù)。同時(shí)由于其位于芯片內(nèi) 部，在芯片封裝完成后，通過(guò)JTAG接口可以讀寫(xiě)片上閃存，但通過(guò)其它的方式則很難讀取和 改變片上閃存的數(shù)據(jù)。需要說(shuō)明的是，在理論上，JTAG接口可以訪問(wèn)CPU總線上的任何設(shè)備， 所以應(yīng)該能夠?qū)懫祥W存，但閃存的寫(xiě)入方式與RAM不大相同，寫(xiě)的時(shí)序根據(jù)不同的閃存而 不同，因此需要一個(gè)特定的接口 IP將片上閃存與總線相連，實(shí)現(xiàn)指定閃存的寫(xiě)入功能。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服已有的系統(tǒng)芯片JTAG調(diào)試控制方法的存在數(shù)據(jù)安全隱患、安全性較差的不足，本發(fā)明提供一種在方便調(diào)試的同時(shí)保障數(shù)據(jù)安全、提升安全性的基于片上閃存的 系統(tǒng)芯片JTAG調(diào)試控制方法。本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是
一種基于片上閃存的系統(tǒng)芯片JTAG調(diào)試控制方法，所述JTAG通過(guò)TAP實(shí)現(xiàn)對(duì)邊界掃 描鏈的控制，所述TAP接口包括TCK接口、TMS接口、TDI接口、TDO接口和TRST接口，所述 TCK接口、TMS接口和TDI接口分別通過(guò)一個(gè)二選一的數(shù)據(jù)選擇器來(lái)控制，數(shù)據(jù)選擇器的兩 個(gè)輸入分別為正常信號(hào)和固定的低電平或高電平，再通過(guò)系統(tǒng)芯片內(nèi)的一個(gè)位寬為一位的 寄存器REGl來(lái)控制數(shù)據(jù)選擇器，當(dāng)寄存器REGl的值為一時(shí)，將低電平信號(hào)連接到TCK接 口、TMS接口和TDI接口上，屏蔽JTAG接口 ；而寄存器REGl的值為零時(shí)，將正常信號(hào)連接到 TCK接口、TMS接口和TDI接口上，進(jìn)入正常的調(diào)試模式；
設(shè)置兩個(gè)關(guān)鍵值為KEYl和KEY2，以及選定片上閃存中存放關(guān)鍵詞的地址ADDR ； 所述系統(tǒng)芯片JTAG調(diào)試控制方法包括以下步驟
(1)、啟動(dòng)程序，從零地址開(kāi)始取指，即進(jìn)入ROM段；
(2)、從片上閃存的ADDR地址讀取32位數(shù)據(jù)VALUE，并將VALUE與關(guān)鍵值KEYl進(jìn)行比
較
如果VALUE與KEYl相等，則將REGl寫(xiě)成一，此時(shí)JTAG接口被屏蔽，并跳轉(zhuǎn)到程序的起 始地址；
如果VALUE與KEYl不相等，則將REGl寫(xiě)成零，此時(shí)JTAG接口能夠正常的工作，順利進(jìn) 入調(diào)試模式；
(3)繼續(xù)將VALUE與KEY2進(jìn)行比較
如果VALUE與KEY2相等，則直接跳轉(zhuǎn)到程序的起始地址。如果VALUE月KEY2不相等， 則跳轉(zhuǎn)到一段循環(huán)指令。作為優(yōu)選的一種方案所述TRST接口也通過(guò)一個(gè)二選一的數(shù)據(jù)選擇器來(lái)控制，當(dāng) 寄存器REGl的值為一時(shí)，將高電平信號(hào)接到TRST接口上；當(dāng)寄存器REGl的值為零時(shí)，將正 常信號(hào)接到TRST接口上。進(jìn)一步，所述寄存器REGl支持讀和寫(xiě)。所述兩個(gè)關(guān)鍵值KEYl和KEY2選用除了 OxfffTfTfT外的數(shù)值。所述兩個(gè)關(guān)鍵值 KEYl和KEY2的地址與程序段的地址位于片上閃存的不同位置。本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思為為了能夠順利的進(jìn)入JTAG調(diào)試以及調(diào)試完成后能夠安全 有效的屏蔽JTAG接口，本發(fā)明對(duì)JTAG的四根輸入引腳TCK，TMS, TDI，TRST進(jìn)行控制(如果 對(duì)應(yīng)的JTAG接口沒(méi)有TRST，也可只對(duì)其它三根控制)。由前文論述可知，這四根引腳對(duì)JTAG 調(diào)試起至關(guān)重要的作用，當(dāng)這四根輸入引腳能夠正常輸入時(shí)，JTAG工作在調(diào)試模式下，可以 去調(diào)試芯片。當(dāng)TCK，TMS和TDI為固定的低電平，TRST為固定的高電平時(shí)，由于沒(méi)有TCK 驅(qū)動(dòng)，同時(shí)模式選擇的TMS也為低電平，TAP狀態(tài)機(jī)不能正常跳轉(zhuǎn)，JTAG調(diào)試功能被屏蔽， 不能再去讀取和修改芯片內(nèi)部的數(shù)據(jù)。TRST被固定為高電平是因?yàn)門RST為低電平時(shí)，會(huì) 使JTAG接口復(fù)位，故將其接為高電平(沒(méi)有這跟引腳也不影響最終的結(jié)果)。以下過(guò)程認(rèn)為 JTAG為具有五線的接口，即JTAG接口包含TRST線。四根輸入引腳分別通過(guò)一個(gè)二選一的數(shù)據(jù)選擇器來(lái)控制。數(shù)據(jù)選擇器的兩個(gè)輸入 分別為正常信號(hào)和固定的低電平或高電平。再通過(guò)芯片內(nèi)的一個(gè)位寬為一位的寄存器REGl來(lái)控制數(shù)據(jù)選擇器，當(dāng)REGl的值為一時(shí)，將低電平信號(hào)連接到JTAG接口的TCK，TMS, TDI 上，并將高電平信號(hào)街道JTAG接口的TRST上，屏蔽JTAG接口；而REGl的值為零時(shí)，將正常 信號(hào)連接到JTAG接口的TCK，TMS, TDI和TRST上，進(jìn)入正常的調(diào)試模式?？紤]到片上閃存 的特性，我們將根據(jù)片上閃存的數(shù)據(jù)來(lái)決定REGl的值，從而達(dá)到對(duì)JTAG調(diào)試的控制。需要 注意的是，REGl不應(yīng)該用全局復(fù)位信號(hào)去復(fù)位，即REGl只支持讀和寫(xiě)，不支持任何形式的 復(fù)位。整個(gè)控制過(guò)程的核心是一段固化在芯片上的ROM程序，通過(guò)這段ROM程序可以根 據(jù)片上閃存的一個(gè)特殊地址的內(nèi)容來(lái)使JTAG接口正常工作或者屏蔽JTAG接口。首先應(yīng)該 決定兩個(gè)32位的關(guān)鍵值，這兩個(gè)關(guān)鍵值是判斷當(dāng)前需求的依據(jù)。由于片上閃存在出廠后一 般是擦除后的狀態(tài)，即所有數(shù)據(jù)位都為一，所以選定的兩個(gè)關(guān)鍵值應(yīng)該避開(kāi)Oxffffffff。記 這兩個(gè)選定的關(guān)鍵值為KEYl和KEY2。其次應(yīng)該選定一個(gè)存放關(guān)鍵值的地址。如果程序也 是存放在片上閃存上，那么應(yīng)該注意不要讓存放的程序段和存放關(guān)鍵值的地址沖突。記選 定的這個(gè)地址為ADDR。這段ROM程序起始地址位于芯片內(nèi)地址空間的零地址。程序啟動(dòng)后會(huì)從零地址 開(kāi)始取指，即會(huì)進(jìn)入ROM段。ROM段固化的程序?qū)⑼瓿梢韵乱恍┎僮魇紫?，從片上閃存的 ADDR地址讀取32位數(shù)據(jù)VALUE，并將VALUE與KEYl進(jìn)行比較。如果VALUE與KEYl相等， 則將REGl寫(xiě)成一，此時(shí)JTAG接口被屏蔽，并跳轉(zhuǎn)到程序的起始地址(一般為片上或者片外 存儲(chǔ)器的基地址)。如果VALUE與KEYl不相等，則將REGl寫(xiě)成零，此時(shí)JTAG接口能夠正常 的工作，順利進(jìn)入調(diào)試模式，并繼續(xù)將VALUE與KEY2進(jìn)行比較。如果VALUE與KEY2相等， 則直接跳轉(zhuǎn)到程序的起始地址。如果VALUE月KEY2不相等，則跳轉(zhuǎn)到一段循環(huán)指令。根據(jù)上面的分析，這段ROM程序會(huì)產(chǎn)生三個(gè)不同的狀態(tài)屏蔽JTAG，跳轉(zhuǎn)到程序起 始段；開(kāi)啟JTAG，跳轉(zhuǎn)到程序起始段；開(kāi)啟JTAG，跳轉(zhuǎn)到一段循環(huán)指令。這三種狀態(tài)的作用 如下
(1)芯片調(diào)試前，片上閃存處于擦除的狀態(tài)，所有的數(shù)據(jù)位都為一。復(fù)位后，位于零地址 的ROM程序從片上閃存ADDR地址讀回的32位數(shù)據(jù)為Oxffffffff，與KEYl和KEY2都不相 等。ROM程序段將會(huì)開(kāi)啟JTAG，此時(shí)由于程序還沒(méi)有裝載到存儲(chǔ)器中，不能直接跳到程序的 起始地址(否則CPU取到無(wú)法識(shí)別的指令)，只能跳到一段循環(huán)指令，以確保能夠順利的進(jìn)入 調(diào)試模式。進(jìn)入JTAG調(diào)試模式后，將需要調(diào)試的程序載入存儲(chǔ)器中相應(yīng)的地址空間。并通 過(guò)JTAG接口將片上閃存的ADDR地址寫(xiě)成KEY2的值。(2)再次復(fù)位啟動(dòng)后，ROM程序段再次從片上閃存ADDR地址讀取數(shù)據(jù)，這時(shí)讀回的 數(shù)據(jù)為等于KEY2，JTAG正常的工作，由于程序已經(jīng)下載完畢，可以直接跳到程序的起始地 址。這時(shí)可以正常的運(yùn)行程序，監(jiān)測(cè)程序運(yùn)行的狀態(tài)，并根據(jù)需要可以反復(fù)的修改和重新載 入程序。直到程序完全運(yùn)行正確，并希望永久的屏蔽JTAG接口，以防止非法的讀取和修改 芯片內(nèi)的數(shù)據(jù)，這時(shí)通過(guò)JTAG接口將片上閃存的ADD地址寫(xiě)成KEYl的值。(3)由于片上閃存能夠在斷電后保存數(shù)據(jù)，以后的每一次復(fù)位重新啟動(dòng)后，ROM程 序段從片上閃存的ADDR地址讀取的數(shù)據(jù)都等于KEYl的值，JTAG被屏蔽，無(wú)法再通過(guò)JTAG 接口去讀取和修改芯片內(nèi)的數(shù)據(jù)，也無(wú)法再去修改片上閃存的ADDR地址的數(shù)據(jù)，從而達(dá)到 了保護(hù)芯片內(nèi)數(shù)據(jù)安全的作用。綜上所述，本發(fā)明能夠通過(guò)片上閃存安全有效的對(duì)系統(tǒng)芯片的JTAG調(diào)試進(jìn)行控制，從而達(dá)到保護(hù)芯片數(shù)據(jù)安全的目的。本發(fā)明的有益效果主要表現(xiàn)在在方便調(diào)試的同時(shí)保障數(shù)據(jù)安全、提升安全性。


圖1是TAP狀態(tài)機(jī)的示意圖。圖2是JTAG的邊界掃描結(jié)構(gòu)圖。
3AMBA(Advanced Microcontroller Bus Architecture, MW^W 制器總線架構(gòu))2. 0結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)單片上系統(tǒng)的示意圖。圖4是CPU的JTAG接口的具體連接方法的示意圖。圖5是ROM程序的流程圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。參照?qǐng)D3 圖5，一種基于片上閃存的系統(tǒng)芯片JTAG調(diào)試控制方法，所述JTAG通 過(guò)TAP實(shí)現(xiàn)對(duì)邊界掃描鏈的控制，所述TAP接口包括TCK接口、TMS接口、TDI接口、TDO接 口和TRST接口，所述TCK接口、TMS接口和TDI接口分別通過(guò)一個(gè)二選一的數(shù)據(jù)選擇器來(lái) 控制，數(shù)據(jù)選擇器的兩個(gè)輸入分別為正常信號(hào)和固定的低電平或高電平，再通過(guò)系統(tǒng)芯片 內(nèi)的一個(gè)位寬為一位的寄存器REGl來(lái)控制數(shù)據(jù)選擇器，當(dāng)寄存器REGl的值為一時(shí)，將低電 平信號(hào)連接到TCK接口、TMS接口和TDI接口上，屏蔽JTAG接口 ；而寄存器REGl的值為零 時(shí)，將正常信號(hào)連接到TCK接口、TMS接口和TDI接口上，進(jìn)入正常的調(diào)試模式；
設(shè)置兩個(gè)關(guān)鍵值為KEYl和KEY2，以及選定片上閃存中存放關(guān)鍵詞的地址ADDR ； 所述系統(tǒng)芯片JTAG調(diào)試控制方法包括以下步驟 (1 )、啟動(dòng)程序，從零地址開(kāi)始取指，即進(jìn)入ROM段；
(2)、從片上閃存的ADDR地址讀取32位數(shù)據(jù)VALUE，并將VALUE與關(guān)鍵值KEYl進(jìn)行比
較
如果VALUE與KEYl相等，則將REGl寫(xiě)成一，此時(shí)JTAG接口被屏蔽，并跳轉(zhuǎn)到程序的起 始地址；
如果VALUE與KEYl不相等，則將REGl寫(xiě)成零，此時(shí)JTAG接口能夠正常的工作，順利進(jìn) 入調(diào)試模式；
(3)繼續(xù)將VALUE與KEY2進(jìn)行比較
如果VALUE與KEY2相等，則直接跳轉(zhuǎn)到程序的起始地址。如果VALUE月KEY2不相等， 則跳轉(zhuǎn)到一段循環(huán)指令。所述TRST接口也通過(guò)一個(gè)二選一的數(shù)據(jù)選擇器來(lái)控制，當(dāng)寄存器REGl的值為一 時(shí)，將高電平信號(hào)接到TRST接口上；當(dāng)寄存器REGl的值為零時(shí)，將正常信號(hào)接到TRST接口 上。所述寄存器REGl支持讀和寫(xiě)，不支持任何形式的復(fù)位。所述兩個(gè)關(guān)鍵值KEYl和KEY2選用除了 Oxffffffff外的數(shù)值。所述兩個(gè)關(guān)鍵值 KEYl和KEY2的地址與程序段的地址位于片上閃存的不同位置。
3W AMBA(Advanced Microcontroller Bus Architecture, ^MW控制器總線架構(gòu))2.0結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)單片上系統(tǒng)。CPU是一顆支持JTAG調(diào)試的RISC (Reduced Instruction Set Computer，精簡(jiǎn)指令集計(jì)算機(jī))微處理器。eFlash為片上閃存，采用4片 大小為128K的片上閃存并聯(lián)，可以進(jìn)行按word (字，即32位)訪問(wèn)，地址空間為0x80000 到 Oxfffffc。eFlash Controller (片上閃存控制器)為片上閃存與 AMBA AHB(Advanced High-performance Bus,高性能總線)的接口，這個(gè)接口能夠?qū)HB總線信號(hào)轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的 閃存控制信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)閃存的讀，寫(xiě)，擦操作。也正是有了這個(gè)接口，使得通過(guò)JTAG對(duì) 片上閃存在線編程成為可能。圖4給出了 CPU的JTAG接口的具體連接方法，四個(gè)二選一的數(shù)據(jù)選擇器來(lái)控制 JTAG接口的四個(gè)輸入TMS，TCK, TDI, TRST0數(shù)據(jù)選擇器一的兩個(gè)輸入分別為片上系統(tǒng)的 輸入引腳TMS_IN和固定的低電平；數(shù)據(jù)選擇器二的兩個(gè)輸入分別為片上系統(tǒng)的輸入引腳 TCK_IN和固定的低電平；數(shù)據(jù)選擇器三的兩個(gè)輸入分別為片上系統(tǒng)的輸入引腳TDI_IN和 固定的低電平；數(shù)據(jù)選擇器四的兩個(gè)輸入分別為片上系統(tǒng)輸入引腳TRST_IN和固定的高電 平。四個(gè)數(shù)據(jù)選擇的控制信號(hào)都為JTAG_0FF。這個(gè)控制信號(hào)來(lái)自eFlash Controller中的 一個(gè)寄存器REGl，并與REGl的值保持一致。這個(gè)REGl只有讀寫(xiě)功能，不會(huì)隨系統(tǒng)的復(fù)位 而復(fù)位。當(dāng)控制信號(hào)JTAG_0FF為高電平時(shí)，固定的低電平和固定的高電平分別被選中，任 何的調(diào)試控制信息都無(wú)法傳遞給TAP，也就是說(shuō)JTAG調(diào)試被完全屏蔽；當(dāng)JTAG_0FF為低電 平時(shí)，來(lái)自片上系統(tǒng)的輸入引腳被選中，可以通過(guò)這四根輸入將需要的數(shù)據(jù)傳入TAP，從而 JTAG調(diào)試能夠正常的進(jìn)行。選定兩個(gè)關(guān)鍵值KEY1，KEY2分別為0x20101234和0x19876789 (關(guān)鍵值可任意選 取，注意不要選擇Oxffffffff，原因見(jiàn)前文論述)，存放關(guān)鍵值的地址ADDR為OxffffOc (可 在片上閃存地址空間范圍內(nèi)任意選取一個(gè)地址，注意不要與存儲(chǔ)在片上閃存的數(shù)據(jù)相沖 突，而且按照word讀取，地址應(yīng)對(duì)齊)。為了能夠根據(jù)片上閃存某個(gè)地址的值來(lái)改變寄存器REGl的值，需要固化一段ROM 程序，并將這段ROM程序作為整個(gè)芯片的啟動(dòng)程序。ROM程序的流程如附圖5所示。首先 檢測(cè)eFlash Controller是否是空閑的(只有在空閑狀態(tài)，才能通過(guò)eFlash Controller 對(duì)片上閃存發(fā)起讀操作)。非空閑則等待，空閑則從OxffffOc讀取一個(gè)32位的數(shù)據(jù)，記為 VALUE。再將VALUE與0x20101234進(jìn)行比較，相等則直接跳到程序起始地址。不相等則將 eFlash Controller中的寄存器REGl置成0，即將JTAG_0FF置成低電平，并繼續(xù)將VALUE 與0x19876789進(jìn)行比較。若兩者相等，則跳到程序起始段；若兩者不相等，則跳到一段位于 ROM程序的循環(huán)指令。芯片開(kāi)始調(diào)試前，復(fù)位后從ROM程序段啟動(dòng)。從OxffffOc處讀回的32位數(shù)據(jù)為 Oxffffffff (閃存初始狀態(tài)為擦除狀態(tài))，與KEY1，KEY2都不相等，ROM程序?qū)EGl寫(xiě)0。 JTAG_0FF為低電平，JTAG能夠正常工作，并跳到一段位與ROM程序的循環(huán)指令。此時(shí)可以 通過(guò)JTAG來(lái)裝載需要調(diào)試的程序。程序裝載完成后，再將OxfTfTOc寫(xiě)成0x19876789。復(fù) 位再啟動(dòng)后，從OxffffOc處讀回來(lái)的值為0x19876789，與KEY2相等，ROM程序?qū)EGl寫(xiě)0。 JTAG_0FF為低電平，JTAG能夠正常工作，并跳到程序的起始段。此時(shí)可以通過(guò)JTAG來(lái)運(yùn)行 程序，并可重復(fù)裝載，反復(fù)調(diào)試。等到程序調(diào)試完全完成，再將OxfTfTOc寫(xiě)成0x20121234。 再次復(fù)位重啟后，從OxffffOc讀回的數(shù)據(jù)與KEYl相等，ROM程序?qū)EGl寫(xiě)1。此時(shí)JTAG_ OFF為高電平，屏蔽JTAG接口，并直接跳到程序起始地址，開(kāi)始運(yùn)行程序。此時(shí)，不能再通過(guò)JTAG接口來(lái)截取或者修改程序，也不能再去寫(xiě)OxffffOc這個(gè)地址。閃存能夠在斷電后 保存OxffffOc處的數(shù)據(jù)，同時(shí)REGl不會(huì)被復(fù)位，從而JTAG被屏蔽的狀態(tài)能夠永久的保存。
權(quán)利要求
1.一種基于片上閃存的系統(tǒng)芯片JTAG調(diào)試控制方法，所述JTAG通過(guò)TAP實(shí)現(xiàn)對(duì)邊界 掃描鏈的控制，所述TAP接口包括TCK接口、TMS接口、TDI接口、TDO接口和TRST接口，其 特征在于所述TCK接口、TMS接口和TDI接口分別通過(guò)一個(gè)二選一的數(shù)據(jù)選擇器來(lái)控制， 數(shù)據(jù)選擇器的兩個(gè)輸入分別為正常信號(hào)和固定的低電平或高電平，再通過(guò)系統(tǒng)芯片內(nèi)的一 個(gè)位寬為一位的寄存器REGl來(lái)控制數(shù)據(jù)選擇器，當(dāng)寄存器REGl的值為一時(shí)，將低電平信號(hào) 連接到TCK接口、TMS接口和TDI接口上，屏蔽JTAG接口 ；而寄存器REGl的值為零時(shí)，將正 常信號(hào)連接到TCK接口、TMS接口和TDI接口上，進(jìn)入正常的調(diào)試模式；設(shè)置兩個(gè)關(guān)鍵值為KEYl和KEY2，以及選定片上閃存中存放關(guān)鍵詞的地址ADDR ；所述系統(tǒng)芯片JTAG調(diào)試控制方法包括以下步驟(1 )、啟動(dòng)程序，從零地址開(kāi)始取指，即進(jìn)入ROM段；(2)、從片上閃存的ADDR地址讀取32位數(shù)據(jù)VALUE，并將VALUE與關(guān)鍵值KEYl進(jìn)行比較如果VALUE與KEYl相等，則將REGl寫(xiě)成一，此時(shí)JTAG接口被屏蔽，并跳轉(zhuǎn)到程序的起 始地址；如果VALUE與KEYl不相等，則將REGl寫(xiě)成零，此時(shí)JTAG接口能夠正常的工作，順利進(jìn) 入調(diào)試模式；(3)繼續(xù)將VALUE與KEY2進(jìn)行比較如果VALUE與KEY2相等，則直接跳轉(zhuǎn)到程序的起始地址。
2.如果VALUE月KEY2不相等，則跳轉(zhuǎn)到一段循環(huán)指令。
3.如權(quán)利要求1所述的一種基于片上閃存的系統(tǒng)芯片JTAG調(diào)試控制方法，其特征在 于所述TRST接口也通過(guò)一個(gè)二選一的數(shù)據(jù)選擇器來(lái)控制，當(dāng)寄存器REGl的值為一時(shí)，將 高電平信號(hào)接到TRST接口上；當(dāng)寄存器REGl的值為零時(shí)，將正常信號(hào)接到TRST接口上。
4.如權(quán)利要求1或2所述的一種基于片上閃存的系統(tǒng)芯片JTAG調(diào)試控制方法，其特征 在于所述寄存器REGl支持讀和寫(xiě)。
5.如權(quán)利要求1或2所述的一種基于片上閃存的系統(tǒng)芯片JTAG調(diào)試控制方法，其特征 在于所述兩個(gè)關(guān)鍵值KEYl和KEY2選用除了 OxfffTfTfT外的數(shù)值。
6.如權(quán)利要求4所述的一種基于片上閃存的系統(tǒng)芯片JTAG調(diào)試控制方法，其特征在 于所述兩個(gè)關(guān)鍵值KEYl和KEY2的地址與程序段的地址位于片上閃存的不同位置。
全文摘要
一種基于片上閃存的系統(tǒng)芯片JTAG調(diào)試控制方法，所述JTAG通過(guò)TAP實(shí)現(xiàn)對(duì)邊界掃描鏈的控制，所述TCK接口、TMS接口和TDI接口分別通過(guò)一個(gè)二選一的數(shù)據(jù)選擇器來(lái)控制，數(shù)據(jù)選擇器的兩個(gè)輸入分別為正常信號(hào)和固定的低電平或高電平，再通過(guò)系統(tǒng)芯片內(nèi)的一個(gè)位寬為一位的寄存器REG1來(lái)控制數(shù)據(jù)選擇器，當(dāng)寄存器REG1的值為一時(shí)，將低電平信號(hào)連接到TCK接口、TMS接口和TDI接口上，屏蔽JTAG接口；而寄存器REG1的值為零時(shí)，將正常信號(hào)連接到TCK接口、TMS接口和TDI接口上，進(jìn)入正常的調(diào)試模式；根據(jù)片上閃存的數(shù)據(jù)決定寄存器REG1的值。本發(fā)明在方便調(diào)試的同時(shí)保障數(shù)據(jù)安全、提升安全性。
文檔編號(hào)G01R31/3185GK102073009SQ20101056170
公開(kāi)日2011年5月25日 申請(qǐng)日期2010年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月29日
發(fā)明者嚴(yán)曉浪, 曾健林, 葛海通, 黃凱 申請(qǐng)人:杭州中天微系統(tǒng)有限公司