JTAG各类接口针脚定义、含义以及SWD接线方式

JTAG有10pin的、14pin的和20pin的，尽管引脚数和引脚的排列顺序不同，但是其中有一些引脚是一样的，各个引脚的定义如下。

一、引脚定义

Test Clock Input (TCK) -----强制要求1

TCK在IEEE1149.1标准里是强制要求的。TCK为TAP的操作提供了一个独立的、基本的时钟信号，TAP的所有操作都是通过这个时钟信号来驱动的。

Test Mode Selection Input (TMS) -----强制要求2

TMS信号在TCK的上升沿有效。TMS在IEEE1149.1标准里是强制要求的。TMS信号用来控制TAP状态机的转换。通过TMS信号，可以控制TAP在不同的状态间相互转换。

Test Data Input (TDI) -----强制要求3

TDI在IEEE1149.1标准里是强制要求的。TDI是数据输入的接口。所有要输入到特定寄存器的数据都是通过TDI接口一位一位串行输入的（由TCK驱动）。

Test Data Output (TDO) -----强制要求4

TDO在IEEE1149.1标准里是强制要求的。TDO是数据输出的接口。所有要从特定的寄存器中输出的数据都是通过TDO接口一位一位串行输出的（由TCK驱动）。

Test Reset Input (TRST) ----可选项1

这个信号接口在IEEE 1149.1标准里是可选的，并不是强制要求的。TRST可以用来对TAPController进行复位（初始化）。因为通过TMS也可以对TAP Controll进行复位（初始化）。所以有四线JTAG与五线JTAG之分。

(VTREF) -----强制要求5

接口信号电平参考电压一般直接连接Vsupply。这个可以用来确定ARM的JTAG接口使用的逻辑电平（比如3.3V还是5.0V?）

Return Test Clock ( RTCK) ----可选项2

可选项，由目标端反馈给仿真器的时钟信号,用来同步TCK信号的产生,不使用时直接接地。

System Reset ( nSRST)----可选项3

可选项,与目标板上的系统复位信号相连,可以直接对目标系统复位。同时可以检测目标系统的复位情况，为了防止误触发应在目标端加上适当的上拉电阻。

USER IN

用户自定义输入。可以接到一个IO上，用来接受上位机的控制。

USER OUT

用户自定义输出。可以接到一个IO上，用来向上位机的反馈一个状态

由于JTAG经常使用排线连接，为了增强抗干扰能力，在每条信号线间加上地线就出现了这种20针的接口。但事实上，RTCK、USER IN、USER OUT一般都不使用，于是还有一种14针的接口。对于实际开发应用来说，由于实验室电源稳定，电磁环境较好，干扰不大。

二、20、14、10pin JTAG的引脚名称与序号对应关系

值得注意的是，不同的IC公司会自己定义自家产品专属的Jtag头，来下载或调试程序。嵌入式系统中常用的20、14、10pin JTAG的信号排列如下：

需要说明的是，上述Jtag头的管脚名称是对IC而言的。例如TDI脚，表示该脚应该与IC上的TDI脚相连，而不是表示数据从该脚进入download cable。

实际上10针的只需要接4根线，4号是自连回路，不需要接，1，2接的都是1管脚，而8，10接的是GND，也可以不接。

附转接板电路：

JTAG接口的SWD接线方式

JTAG引脚示意图:

一、SWD 和传统的调试方式区别

1. SWD 模式比 JTAG 在高速模式下面更加可靠

2. GPIO 刚好缺一个的时候, 可以使用 SWD 仿真, 这种模式支持更少的引脚

3. 在板子的体积有限的时候推荐使用 SWD 模式

二、仿真器对 SWD 模式支持情况

1. 市面上的常用仿真器对 SWD 模式支持情况

JLINKV8 非常好的支持 SWD 仿真模式, 速度可以到 10M

ULINK2 非常好的支持 SWD 模式， 速度可以达到 10M

2. SWD 硬件接口上的不同

(1) JLINKV7 需要的硬件接口为: GND, RST, SWDIO, SWDCLK(2) JLINKV8 需要的硬件接口为: VCC, GND, RST, SWDIO, SWDCLK (3) ULINK1 不支持 SWD 模式(4) ULINK2 需要的硬件接口为: GND, RST, SWDIO, SWDCLK

三、在 MDK 中SWD 模式的设置

正常的JTAG需要20管脚，而J-Link 的SWD只需要2根线（PA13/JTMS/SWDIO、PA14/JTCK/SWCLK）就够了（加上电源线也就4根），这样就节省了3个I/O口（PA15/JTDI、PB3/JTDO、PB4/JNTRST）为其它所用，并且可节省一部分板子的空间(只需4个口就可以了)

第一步:

第二步:

另外, JTAG引脚可以被复用为IO口，但是这样一来，JLINK就不能够连上芯片了。解决的方法有两种：（1）另写一段程序，不要将JTAG复用为I/O口，然后将这段程序用串口工具写入芯片中（2）将BOOT0/BOOT1设置成为内部RAM启动，那么上电后就不会执行FLASH中的程序，这样JLINK就能顺利“接管”JTAG引脚

实例应用：

10针JTAG与20针JTAG的连接：

下面说一下接法，其实根本不需要什么转接板什么的，直接把相应的几根线对接就可以用了，所以要参考电路图，上面为TQ2440开发板的JTAG电路图，下面为JLINK的20针电路图，下面的JLINKV7电路图是标准接口，网上到处都能找到

二代嵌入式S3C2440开发备忘录-第一篇：知识准备共九篇

1. 指令集架构和系列

指令集架构 代表系列

V4-ARM7

V5-ARM9

V6-ARM11

V7 Cortex-M:

Cortex-M0

Cortex-M3

Cortex-M4

Cortex-R:

Cortex-A:

Cortex-A7

Cortex-A8

Cortex-A9

V8(64Bit/异构) Cortex-A5x：

Cortex-A53

Cortex-A55

Cortex-A57

2. 寄存器和组工作模式

USER/SYS FIQ SCV ABORT IRQ UND

R0

R1

R2

R3

R4

R5

R6

R7

R8 R8'

R9 R9'

R10 R10'

R11 R11'

R12 R12'

R13(SP) R13' R13' R13' R13' R13'

R14(LR) R14' R14' R14' R14' R14'

R15(PC)

CPSR

SPSR SPSR SPSR SPSR SPSR

统计：

R0-R15 = 16

CPSR/SPSR = 6

R13/R14 = 10

R8'-R12' =5

16 + 6 + 10 + 5 = 37

CPSR:

31 30 29 28 27~8 7 6 5 4~0

N Z C V 保留 I F T M[4:0]

N:

N=1 -> 计算结果为负数

N=0 -> 计算结果为正数或0

Z:

Z=1 -> 运算结果为零

Z=0 -> 运算结果不为零

对于CMP指令，Z=1表示相等

C:

加法指令产生进位C=1,否则C=0

减法指令产生借位C=0,否则C=1

对于有移位操作的指令，C为操作中最后被移出的一位

V:

V=1 -> 溢出

V=0 -> 无溢出

I:

I=1 ->禁止IRQ

F:

F=1 ->禁止FIQ

T:

T=1 ->Thumb指令集

M:

处理器模式

0b10000->用户模式

0b10001->FIQ

0b10010->IRQ

0b10011->SVC

0b10111->中止

0b11011->未定义

0b11111->系统

LINUX用户态：

1. 用户模式(usr)：应用程序执行态

LINUX内核态：

//----------------特权模式----------------//

2. 系统模式(sys)：运行具有特权的操作系统任务

3. 中断模式(irq)：通用中断处理

4. 快中断模式(fiq)：支持数据传送或者通道处理

5. 未定义指令终止模式(und)：当未定义指令被执行时进入该模式，可用于支持硬件

6. 数据访问终止模式(abt)：当数据或指令预取终止时进入该模式，用于虚拟存储及存储保护

7. 管理模式(svc)：操作系统使用的保护模式

在特权模式中，除了SVC以外，其他都属于异常模式包括sys/irq/fiq/und/abt

复位和软中断会进入SVC模式，所以ARM上电后会进入SVC模式，BootLoad就是在SVC模式下运行的

操作系统起来后从init进程后就进入用户态；用户态进入系统态有3种方式：软中断、异常(如缺页)、周边设备产生中断

软中断是主动方式，其他两种是被动进入内核态

3. S3C2440启动方式

3.1. 当引脚OM0跟OM1有一个是高电平时，这时地址0会映射到外部nGCS0片选的空间，也就是Norflash，程序就会从Norflash中启动，arm直接取Norflash中的指令运行。

3.2. 当OM0跟OM1都为低电平，则0地址内部bootbuf（一段4k的SRAM）开始。系统上电，arm会自动把NANDflash中的前4K内容考到bootbuf（也就是0地址），然后从0地址运行。这时NANDFlash中的前4K就是启动代码（他的功能就是初始化硬件然后在把NANDFlash中的代码复制到RAM中，再把相应的指针指向该运行的地方）

3.3. 不管是从NORFLASH启动还是从NAND FLASH启动，ARM都是从0x0000 0000地址开始执行的

3.4. 由于Nand Flash控制器从Nand Flash中搬移到内部RAM的代码是有限的,所以在启动代码的前4K里,我们必须完成S3C2440的核心配置以及把启动代码(U-BOOT)剩余部分搬到RAM中运行，至于将2440当做单片机玩裸跑程序的时候，就不要做这样的事情，当代码小于4K的时候，只要下到nand flash中就会被搬运到内部RAM中执行了

3.5.

NOR FLASH地址线和数据线分开，来了地址和控制信号，数据就出来

NAND Flash地址线和数据线在一起，需要用程序来控制，才能出数据

通俗的说，只给地址不行，要先命令，再给地址，才能读到NAND的数据,在一个总线完成的。

结论是：ARM无法从NAND直接启动。除非装载完程序，才能使用NAND Flash

3.6. 在2440中为什么可以配置成从Nand Flash中启动程序？

如果S3C2440被配置成从Nand Flash启动, S3C2440的Nand Flash控制器有一个特殊的功能,在S3C2440上电后,NandFlash控制器会自动的把Nand Flash上的前4K数据搬移到4K内部SRAM中,（此内部RAM被称为Steppingstone）并把0x00000000设置内部RAM的起始地址,CPU从内部RAM的0x00000000位置开始启动。这个过程不需要程序干涉。程序员需要完成的工作,是把最核心的启动程序放在Nand Flash的前4K中，也就是说,你需要编写一个长度小于4K的引导程序,作用是将主程序拷贝到SDRAM中运行(NF地址不是线性的,程序不能直接运行,必须拷贝到线性RAM中

3.7. Samsung S3C2440支持Nor Flash和Nand Flash启动,在TQ2440上可以通过跳线设置启动方式。主要由OM[1:0]这两位来决定从何处启动。具体含义如下:

OM[1:0]所决定的启动方式

OM[1：0]=00时，处理器从NAND Flash启动

OM[1：0]=01时，处理器从16位宽度的ROM启动

OM[1：0]=10时，处理器从32位宽度的ROM启动。

OM[1：0]=11时，处理器从Test Mode启动

3.8. 当从NAND启动时

cpu会自动从NAND flash中读取前4KB的数据放置在片内SRAM里（s3c2440是soc），同时把这段片内SRAM映射到nGCS0片选的空间（即0x00000000）。cpu是从0x00000000开始执行，也就是NAND flash里的前4KB内容。因为NAND FLASH连地址线都没有，不能直接把NAND映射到0x00000000，只好使用片内SRAM做一个载体。通过这个载体把nandflash中大代码复制到RAM(一般是SDRAM)中去执行

3.9. 当从非Norflash启动时

nor flash被映射到0x00000000地址（就是nGCS0，这里就不需要片内SRAM来辅助了，所以片内SRAM的起始地址还是0x40000000）. 然后cpu从0x00000000开始执行（也就是在Norfalsh中执行）

3.10. Nandflash和Norflash通常在ARM(搭载Linux)系统中充当什么角色？

如Mini2440的nandflash有128M，而Norflash有2M，而系统中一般Bootloader:200KB, kernel:2M, fs:100M, 这样首先这些数据不会都存放在Norflash中，所以Nandflash中存放Bootloader/kernel/fs, 而Norflash存放Bootloader，这样Mini2440既可以从Nandflash启动，也可以从Norflash中启动。

3.11. 程序如果在Norflash里面运行，是不是意味着RAM在程序运行的这个过程没有任何意义？

程序编译完之后，有codesize和datasize,前者通常指的是存在flash中的代码，data通常是指在ram中的用户数据，如数组等。比如2M大小的未初始化数组，在code里面其实很小，只会指定code大小之类的参数，而程序启动后，由.bss段展开，则会产生在ram内对应2M大小的内存块

3.12. 所以，在使用openocd调试的时候，如果需要使用load_image xxx.bin载入程序到片内SRAM中调试的话，就要分2种情况

3.12.1 如果使用NandFlash启动，那SRAM地址为0，那下载程序到片内SRAM：load_image xxx.bin

3.12.2 如果使用NorFlash启动，因为SRAM地址为0x40000000，所以下载程序到片内SRAM应该这样使用：

load_image xxx.bin 0x40000000,如果没有加0x40000000，就默认下载到0x00000000地址，而NorFlash启动的情况下0x00000000处是NorFlash，而不是SRAM，但是openocd使用load_image命令只能实现简单的内存写，不能写NorFlash,

这样NorFlash烧不进，SRAM地址又不对，从而导致了程序即无法写入内存又无法写入NorFlash而丢失并且程序丢失了

openocd还不报错，显示一切正常，但运行的是之前存储在NorFlash里面的程序，不是要下载的目标程序，这点很容易误导人

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