第二眼看着附图,你会发现,其实整个状态机不过分为三个部分:信道选择部分、数据信道和指令信道。
所谓的信道选择,就是图中最顶上由四个状态组成的矩形,分别对应着四个状态:
1、JTAG TAP状态机复位状态
顾名思义,就是进入该状态,将导致整个硬件TAP控制器复位,所有的寄存器都将被初始化。在TCK的上升沿,TMS为低电平时,进入下一个状态;否则保持不变。
2、JTAG TAP的Run-Test/Idle状态
其实就是“开工”和“休息”的选择分支点。在TCK的上升沿,TMS的高电平将导致状态切换,进入数据信道的通讯状态;否则保持不变。
3、JTAG TAP的Select-DR Scan状态
Select DR Scan翻译成中文就是“选择数据移位寄存器进行移位操作”,简单说来,就是当我们在该状态下,TCK的上升沿读取到了TMS的低电平将直接进入数据信道的操作子状态机;在TCK的上升沿读取到了TMS的高电平,将切换到指令信道的通讯状态。
4、JTAG TAP的Select-IR Scan状态
Select-IR Scan翻译成中文就是“选择指令寄存器进行移位操作”,简单来说,就是当我们在该状态下,TCK的上升沿读取到了TMS的低电平将直接进入指令信道的操作状态机;在TCK的上升沿读取到了TMS的高电平,将重新回到JTAG的复位状态数据信道和指令信道对应着两个子状态机,从本质上数据和指令并没有任何不同,只是习惯上,指令的长度固定为4个二进制位(AVR32的JTAG是5个),而数据则随着不同的指令选择了不同长度的指令寄存器,这个就需要具体查阅相关的协议说明了,比如JTAG IDCODE的长度固定为32位,而AVR32的复位指令却有5位(很多情况下别指望是8的倍数)。根据阅读前面“选择部分4个状态机”的经验,大家应该对照着图片自己尝试去理解剩下的两个信道。下面,我只就常见的几个状态进行解释(以数据信道为例,指令信道可以参考其内容)。
1、Capture DR状态
前文说过,JTAG协议是基于移位寄存器的,其通讯具有“以物易物”的特性,在我们进入真正的数据传输之前,需要告知JTAG“准备通讯了哦?你有没有东西要给我哈?”,于是Capture DR就是一个给JTAG机会将需要传达给我们的数据放入指定的移位寄存器中的状态。
2、Shift DR状态
这个状态就是通过TDI和TDO进行数据传输的状态。需要说明的是,即便进入了该状态,TMS上的电平在TCK的上升沿也是会被读取的,从图中看到,一旦在TMS上读取到高电平,系统就会跳出Shift DR状态
如果此时数据没有传输完成,造成的后果是不确定的。请大家注意,我所说的是不确定,而不是“很严重”:同样是因为移位寄存的传输特性,有时候并不要求一定要将所有的数据都完整的进行传输,比如在AVR32中,针对SAB的数据操作,往往只需要进行最关键的部分,详细地内容可以参照相关的数据手册;
但有的时候,数据的不完整传输则会导致很严重的后果,这取决于具体的JTAG通讯协议。所以,为了保险起见,一旦进入Shift DR状态,在发送最后一个数据之前,请保持TMS为低电平,当要发送最后一个数据时,应该将TMS设置为高电平,这样,当TCK跳变为上升沿时,系统既完成了最后一个数据的传输,也成功的退出了Shift DR状态。
3、Exit1 DR状态
该状态提供了我们一个在刚才输入的数据生效前,重新修改的机会。一般情况下,我们直接保持TMS的高电平,并在TCK的上升沿驱动TAP状态机,直接进入Update-DR 状态。
4、Update-DR状态
顾名思义,就是使我们输入的数据生效——一般JTAG内部的动作就是触发一个锁存信号,将移位寄存器中的内容并行的读取到对应的寄存器中。Update-DR有两个出口,一个是,TMS的低电平对应Run-test/Idle,还有一个是TMS的高电平对应的Select-DR Scan。这两个操作看似区别不大,但是意义非凡。前者往往会导致JTAG内部产生额外的时序(比如发生一个信号,表示完成了一个特定的周期操作,在AVR的JTAG下载中有此实例);后者则表示完成了一次数据操作,将进行下一个数据的操作,但是这些操作属于同一个操作周期。当然有些情况下,这两种方法是没有区别的。
IR的相关指令类似
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