关于使用AVR的JTAG

JTAG口的配置与使用



ATmega128单片机具有一个符合IEEE 1149.1标准的JTAG接口。JTAG接口实现了三个功能：采用边界扫描功能对芯片进行检测，对芯片内部的非易失性存储器（Flash和E2PROM）、熔丝和锁定位进行编程，以及实现在线调试（On-chip debugging）仿真。



JTAG接口占用了4个AVR单片机的引脚，与组成了JTAG接口，即JTAG术语中的检测访问端口（Test Access Port—TAP）。由于JTAG的4个端口（TDI/PF7、TDO/PF6、TMS/PF5和TCK/PF4）同PF口的高4位占用相同的引脚，因此当JTAG接口处于使能状态时，PF[7:4]就不能作为通用I/O口或ADC的输入口使用了。所以用户应该根据实际的需要，正确设计、配置和使用JTAG口。



作为一般的用户，主要是将JTAG口用于程序下载和在线仿真调试，本小节就这两种使用情况介绍对JTAG口的配置和使用的注意点。



1.JTAG口的控制

在ATmega128中，使用两个熔丝位（JTAG使能JTAGEN，OCD使能OCDEN）和MCUCR寄存器中的JTD位对JTAG进行控制。其中JTD位可以通过用户程序改变，而熔丝位则不能通过程序指令设置。表5.1给出了3个控制位不同设置时，JTAG接口的特性。



表5.1 JTAG口使能控制

JTAGEN OCDEN JTD LB2/LB1 PF[7:4]功能

1 x x x/x I/O,ADC

0 1 0 x/x JTAG(仅编程)

0 1 1 x/x I/O,ADC

0 0 0 1/1 JTAG（编程，在线调试）

0 0 1 x/x I/O,ADC

注：芯片出厂时JTAGEN=0,OCDEN=1



根据表5.1，用户应根据实际情况，先对相应的熔丝位进行正确的设置，然后在上电后的初始化程序中正确的改变JTD位的设置。

注意：JTD在RESET后初值为0，同时为了防止意外开启或关闭JTAG口，用户程序对JTD的设置要按照规定的操作时序：必须在四个时钟周期内对JTD位重复2次写入，才能将JTD标志位设置成所希望的值。



2.不使用在线调试功能

如果用户不使用JTAG的在线调试功能，那么建议使用SPI串口编程下载程序，不使用JTAG口。其优点是可以直接并可靠的使用PF[7:4]口的I/O功能，不必考虑JTD的设置。此时只要先将熔丝位JTAGEN配置为1，禁止JTAG功能即可。

如必须使用JTAG口编程下载程序，具体做法为：

a.设置JTAGEN为0，OCDEN为1，仅使能JTAG口的编程功能。

b.用户程序应在上电后立即将JTD位设置为1，禁止JTAG口，开放PF[7:4]的I/O口功能。

这样，芯片在随后的运行中仍可将PF[7:4]作为I/O使用。如果需要使用JTAG口编程下载程序代码时，将外部复位信号拉低2个时钟周期，使芯片复位，以此把JTD清零，进入JTAG编程方式。

3.使用在线调试功能

如果需要使用JTAG口的在线调试功能，那么在硬件设计时应尽量考虑不使用PF[7:4]的I/O功能（损失4个引脚资源）。因为当JTAG口使能后，这4个引脚不能作为I/O使用，当然也无法对其进行在线的调试了。

如系统必须使用PF[7:4]的I/O功能，可采取以下处理方式：

a.将PF[7:4]仅用于简单的I/O使用，如驱动LED指示、蜂鸣器等。电路设计还要注意与JTAG口的适当的隔离，防止由于外接器件造成对JTAG接口信号的影响。

b.设置JTAGEN为0，OCDEN为0，使能JTAG口的全部功能。

c.用户程序中不改变JTD位的初始值0。使能JTAG口功能。

e.使用JTAG口编程和进行除PF[7:4]之外的在线调试。

f.调试完成后，稍微修改用户程序，在上电后立即将JTD位设置为1，禁止JTAG口，开放PF[7:4]的I/O口功能。

g.复位芯片，使用JTAG下载修改后的程序，观察程序的实际运行情况。



总之，一旦使用了JTAG口，就和PF[7:4]的I/O功能产生冲突和矛盾。因此，在硬件设计时应尽量考虑不使用PF[7:4]的I/O功能（损失4个引脚资源）。

(以上摘自《M128》一书)



在我的实验室里，有多台AVR的JTEG的仿真器，从老的到新的，都是原装的。但我在教学中和设计调试产品过程中，从来没使用过。我感觉到，在现在的技术层面上，在线仿真的技术完全可以用其他的方式代替，而且更加方便。

我不使用在线仿真技术建立以下的基础上：对AVR的初始化过程参考ICC或CVAVR的程序生成器生成的程序编写；尽量使用高级语言编写系统程序；使用AVR的软件模拟环境调试；使用串口或LED输出或查看程序运行（反正是ISP，多写几次，我至今没写失效过芯片）。当然，这要求你的软件工夫要好。



关于程序调试，是经验的积累，也看个人的习惯。我个人认为，一定要使用在线仿真是学51留下的“恶习”。实际上，对于外部硬件的错误，对时序要求严格，以及通信协议的处理等，在线仿真也解决不了问题的。