TrimediaDSP芯片JTAG接口的仿真器设计

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摘要：提出Trimedia DSP芯片硬件仿真器的硬件电路组成和接口软件设计；介绍JTAG接口的标准、工作原理及在芯片中的实现。

    关键词：Trimedia DSP的JTAG接口 EPP模式的并行口 硬件仿真器

Trimedia集成电路是Philips公司新近推出的针对多媒体应用的一种高性能DSP。它能够进行高质量的视频和音频处理，可以通过在线调试工具——JTAG来开发Trimedia DSP的各种资源和调试各种应用程序。为了能够满足研发、生产上对系统编程及工程上对现场调试的需要，开发了使用方便、成本低的仿真器。

1 仿真器硬件电路组成

图1为系统的组成框图。整个仿真器的功能可以由1片可编程逻辑器件来完成。图1中有两个接口：一个与Trimedia DSP的JTAG接口相连，另一个连接到计算机的并行接口。

之所以采用计算机的增强型并行接口，是因为现在一般的计算机都有如下几种端口：串行接口、并行接口、USB接口。串行接口速度不高，无法满足JTAG仿真器快速下载的要求；普通的并行接口，数据传输速率限制在50～150kbps，也无法满足JTAG仿真器快速下载的要求；USB接口是种快速的计算机接口，最高速率可以达到12Mbps，但由于该接口速度是在数据以块方式传输时实现的，无法满足快速读写转换的要求，所以，也无法达到我们要求的数据传输速率。而且一般的PC上都安装了具有EPP和ECP功能的I/O控制器，在EPP模式下，可以只用1个IN或OUT指令来向I/O控制器传输1个字节的数据，然后I/O控制器将会处理握手信号并产生选通信号。显然，在这种机器上的数据传输速度受到指令执行速率的限制。通常在同时代的机器上很容易获得1～1.75Mbps的数据传输速率。可见，增强型并行接口能够满足我们的需求，而且用EPP模式的并行接口进行开发的难度较小。

图1 系统的组成框图

    图2为仿真器硬件线路图。

TCK：测试时钟，为TAP的控制器和寄存器提供测试参考时钟，在TCK的同步作用下通过TDI和TDO引脚串行移入或同数据及指令。

TMS：模式输入信号，在TCK的上升沿时刻TMS的状态决定了TAP控制器即将进入的工作状态。

TDI：指令和数据寄存器的串行输入端，TAP的控制器的当前状态以及保存在指令寄存器的具体指令，决定了对于一个特定的操作由TDI装入哪个寄存器。在TCK的上升沿时刻，TDI引脚的数据被采样，结果送到JTAG寄存器中。

TDO：和TDI具有相同操作模式，只是在TCK的下降沿处改变状态。

TAP：测试访问端口。

从图2中知道，仿真器的设计主要是可编程逻辑器件CPLD的设计，它将8位并行数据和串行数据进行相互转换。也就是说，在JTAG端CPLD将产生TDI和TDO串行发送和接收时序，实现仿真器和Trimedia DSP芯片JTAG控制器的相互通信。在编程中可设置发送（TDI）和接收（TDO）的8位数据寄存器，接收TMS的8位数据寄存器，4位（十六进制）计数器。发送和接收数据都以字节方式进行，不足8位数据的用0补齐。

data_reg和addr_reg分别表示发送的8位数据和指令寄存器，data_flag表示数据是否发送或接收完毕，data_tms_counter为串行发送数据时的计数器，oscnm为外接的TCK时钟。NDatastb、nWrite、nAddrstb、nReset为EPP模式的并行接口控制信号，data为并行口的D0～D7数据总线，tmsjtag、tdijtag为连接到TAP控制器的TMS、TDI引脚线。
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    下面为数据和指令写入相应的寄存器的VHDL例程：

data_instruction_write:process(nDatastb,nWrite)

Begin

if(nDatastb'event and nDatastb='1')then

if(nWrite='1')then

data_reg<=data;

else

data_reg<=data_reg;

end if;

end if;

End process;

tms_write:process(nAddrstb,nWrite)

Begin

if(nAddrstb'event and nAddrstb='1')then

if(nWrite='1')then

addr_reg<=data;

else

addr_reg<=addr_reg;

end if;

end if;

End process;

下面为发送数据的VHDL例程：（由于接收例程类似发送例程，故省略。）

tms_tdi_write:process(data_flag,oscnm_true)

Begin

if(oscnm_true'event and oscnm_true='1')then

if(nreset='1')then

tmsjtag<=';

end if;

if(data_flag='1')then

if(data_tms_counter="0001")then

tmsjtag<=addr_reg(0);

tdijtag<data_reg(0);

elsif(data_tms_counter="0010")then

tmsjtag<=addr_reg(1);

tdijtag<=data_reg(1);

elsif(data_tms_counter="0011")then

tmsjtag<=addr_reg(2);

tdijtag<=data_reg(2);

elsif(data_tms_counter="0100")then

tmsjtag<=addr_reg(3);

tdijtag<=data_reg(3);

elsif(data_tms_counter="0101")then

tmsjtag<=addr_reg(4);

tdijtag<=data_reg(4);

elsif(data_tms_counter="0110")then

tmsjtag<=addr_reg(5);

tdijtag<=data_reg(5);

elsif(data_tms_counter="0111")then

tmsjtag<=addr_reg(6);

tdijtag<=data_reg(6);

elsif(data_tms_counter="1000")then

tmsjtag<=addr_reg(7);

tdijtag<=data_reg(7);

end if;

end if;

end if;

End process;

图3 仿真器的DLL

2 EPP接口控制软件

仿真器在Windows98操作系统中的DLL（动态连接库）如图3所示。图3中TriMedia Turbo JTAG仿真板和Corelis ISA 100f JTAG仿真板是第三方厂商提供的仿真板，而Other JTAG Board就是要自行设计的仿真板。选择何种仿真板，用户在使用调试软件时，可自行选择。自行开发的仿真板需要有相应的动态链接库和驱动程序，它们需要命名如下：newjtagboard.dll和newjtagboard.vxd。在Windows98操作系统下，由于可以直接使用EPP端口操纵，所以在Windows98操作系统下不需要相应的低层驱动——newjtagboard.vxd文件。在newjtagboard.dll中至少包含以下4个函数：

void tmJtagReset(long pindx/*Processor index*/) ;对DSP芯片进行复位

void tmJtagInitBoard(long pindx,unsigned short base) ;对DSP芯片的TAP控制器进行初始化

void tmJtagScanInstructionRegister(long pindx,unsigned long bus_no,unsigned char *out_buf,unsigned long length,unsigned void tmJtagScanDataRegister(long pindx,unsigned long bus_no，unsigned char *out_buf,unsigned long length,unsigned char *in_buf) ;传送给数据寄存器DR数据的函数

采用EPP端口的0x37BH和0x37CH地址，分别产生互锁的地址读或写周期和互锁的数据读或写周期。DLL通过EPP模式端口查询nwait信号，以确定nWrite信号，进行发送或接收并行8位数据。用nDatastb引脚锁定data数据（数据寄存器DR内数据）和Instruction指令（指令寄存器IR内数据），用nAddrstb引脚锁定TMS数据，以实现数据寄存器DR和指令寄存器IR的切换。Data数据放在32位的数据寄存器DR中，Instruction指令放在5位指令寄存器IR中。芯片提供的JTAG指令包括：

RESET（10000）对设备进行复位；

SEL_DATA_IN（10001）选择数据输入寄存器；

SEL_DATA_OUT（10010）选择数据输出寄存器；

SEL_IFULL_IN（10011）选择输入数据满的标志寄存器；

SEL_IFULL_OUT（10100）选择输出数据满的标志寄存器；

SEL_JTAG_CTRL（10101）选择控制寄存器；

MACRO（11110）硬件测试模式的选择。

括号中的内容是指令的操作码，它们通过TDI引脚串行地移入指令寄存器IR。DLL被上层应用程序调用，进行Data数据和Instruction指令的传送；同时，DLL会发送相应的TMS数据。

结语

Trimedia DSP芯片的广泛应用，开发出了使用方便、成本低的仿真器，对于减少产品的研发和生产周期，保证产品的顺利上市是非常有利的。