一种JTAG多路选择器及其在单芯片系统中的连接方法

摘要

本发明提供了一种适于在单芯片系统中使用的JTAG多路选择器及其与芯片内JTAG接口IP核的连接方法，JTAG多路选择器主要包括JTAG状态机模块、IR寄存器模块、TRST控制器模块、多组IR回读FIFO模块、以及TDO路选器；通过本发明的JTAG多路选择器,能够提取并识别嵌入在JTAG控制命令中的IP核编码,使同一时刻芯片内只有一个JTAG接口IP核对芯片外部的JTAG传输进行点对点的响应，从而达到了利用一套芯片JTAG端口，就可以对芯片内任一JTAG接口IP核进行单独访问的效果。

说明书

技术领域

本申请属于集成电路测试和调试技术领域，尤其涉及单芯片系统中对多个JTAG接口 IP核进行集中调试或测试所使用的一种JTAG多路选择器及其在单芯片系统中的连接方 法。

背景技术

集成电路中的大多数IP核(IntellectualPropertycore,知识产权核),大多采用 IEEE1149.1标准的JTAG接口作为调试和测试接口.在一个SoC(SystemonChip,单芯 片系统)中,往往集成多个带有JTAG接口的IP核,而为了节省SoC芯片成本,芯片一般 只保留一套JTAG标准5线接口:TCK,TMS,TDI,TDO,TRST.

如何实现一套JTAG接口,对内部多个JTAG接口IP核进行访问,是每个SoC都需要 解决的问题.通常的做法是将所有带有JTAG接口的IP核,进行菊花链(Daisy-chain)式 的连接,即前一个IP核的TDO与后一个IP核的TDI相连,其他3根线TCK,TMS,TRST以 广播的方式,连接到每个IP核上.在进行JTAG访问时,每个IP核的控制指令被首尾拼 接在一起,顺序移入每个IP核的IR(InstructionRegister,命令寄存器)中,以实现通 过一套JTAG接口,对芯片内多个JTAG接口的IP核进行访问.

当只想对芯片的某个IP核进行JTAG调试或测试时,这种串行连接同时访问所有IP 核的方式就会十分低效.因此在包含多个JTAG接口IP核的SoC芯片中,需要一种高效 灵活,通过一套JTAG接口就能单独访问每个IP核的JTAG多路选择器.

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题就是如何基于IEEE1149.1标准,使得能够通过 一套JTAG接口,就能对SoC芯片中集成的多个IP核进行单独的JTAG调试或测试。

为达到上述目的，本发明创造的技术方案是这样实现的：一种JTAG多路选择器，包 括JTAG状态机模块、IR寄存器模块、TRST控制器模块、多组IR回读FIFO模块、以及 TDO路选器；

所述JTAG状态机模块连接TMS端口和TRST输入端口，负责接收外部的TMS和TRST 信号，解析出当前的状态信息,发送给IR寄存器模块、TRST控制器模块和TDO路选器；

所述IR寄存器模块连接TDI端口、JTAG状态机模块，将外部输入的TDI数据进行移 位寄存,并从中提取出IP核编码，发送给TRST控制器模块和TDO路选器；

所述TRST控制器模块连接TRST输入端口、JTAG状态机模块、IR寄存器模块，并设 有多组TRST输出端口，负责为相对应的JTAG接口IP核提供TRST信号；

所述IR回读FIFO模块设有TDO输入端口，用于移位缓存各自对应的JTAG接口IP 核返回的TDO信号；

所述TDO路选器连接JTAG状态机模块、IR寄存器模块、IR回读FIFO模块，并设有 多组TDO输入端口、负责从回读的各路TDO信号,以及各组IR回读FIFO模块中,筛选 出目标TDO信号；并发送到TDO输出端口。

进一步的，所述JTAG状态机模块、IR寄存器模块、TRST控制器模块、多组IR回读 FIFO模块、以及TDO路选器的输入时钟信号，都为外部的TCK信号。

进一步的，所述IR寄存器模块包含移位器和锁存器,TDI输入的IP核编码信息,通 过移位器的移位后,刷新锁存器。

更进一步的，所述IR回读FIFO模块的深度与所述IR寄存器模块一致，IR回读FIFO 的移位方式,与IR寄存器中的移位器一致。

如上所述的一种JTAG多路选择器在单芯片系统中的连接方法，所述单芯片系统包括 标准5线JTAG端口和多个JTAG接口IP核；

从芯片端口输入的TCK时钟信号，在芯片内以广播的形式连接到每个JTAG接口IP 核的TCK端口，以及JTAG多路选择器的TCK端口；

从芯片端口输入的TMS控制信号，在芯片内以广播的形式连接到每个JTAG接口IP 核的TMS端口，以及JTAG多路选择器的TMS端口；

从芯片端口输入的TDI数据信号，在芯片内以广播的形式连接到每个JTAG接口IP 核的TDI端口，以及JTAG多路选择器的TDI端口；

从芯片端口输入的TRST复位信号，在芯片内直接连接到JTAG多路选择器的TRST输 入端口；

JTAG多路选择器为芯片内每个JTAG接口IP核对应一个TRST输出端口，该端口直接 与对应的IP核的TRST输入端口相连；

JTAG多路选择器为芯片内每个JTAG接口IP核对应一个TDO输入端口，该端口直接 与对应的IP核的TDO输出端口相连；

芯片的TDO输出端口直接与JTAG多路选择器的TDO输出端口相连。

相对于现有技术，本发明所述的方法的有益效果为：本发明通过JTAG多路选择器,能 够提取并识别嵌入在JTAG控制命令中的IP核编码,使同一时刻芯片内只有一个JTAG接 口IP核对芯片外部的JTAG传输进行点对点的响应，从而达到了利用一套芯片JTAG端口 就可以对芯片内任一JTAG接口IP核进行单独访问的效果。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明创造的进一步理解，本发明创造的示 意性实施例及其说明用于解释本发明创造，并不构成对本发明创造的不当限定。在附图 中：

图1为JTAG多路选择器内部结构图；

图2为JTAG协议规定的状态转换图；

图3为JTAG多路选择器内部的IR寄存器的数据移位示意图；

图4为JTAG多路选择器与单芯片系统内其他JTAG接口IP核的信号连接图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组 合。

本发明的一个实施方式的JTAG多路选择器内部结构如图1所示，JTAG多路选择器内 部至少包含一个JTAG状态机模块,一个IR寄存器模块,一个TRST控制器模块,多组IR 回读FIFO模块,以及一个TDO路选器。该多路选择器内各模块的输入时钟均为TCK信号, 为了示意图的简洁,在图1中略去了TCK信号与各内部模块的连接关系。

JTAG状态机模块,负责接收来自芯片外部的TMS和TRST信号,按照IEEE1149.1规 定的JTAG状态转换图,如图2所示,解析出当前的JTAG传输正处于何种状态,并将当 前所处的状态信息,发送给IR寄存器和TRST控制器。

IR寄存器包含一个K比特的移位器和一个K比特的锁存器,负责接收来自芯片外部 的TDI信号。当JTAG传输处于图2所示的SHIFT-IR状态时,TDI输入的IP核编码信息, 通过K拍次的移位后,刷新IR锁存器,如图3所示。在图3中,K＝3,IR锁存器保留的 旧IP核编码为二进制的010,通过TDI输入的新IP核编码为二进制的101。当全部的3 比特新IP核编码101,全部移入移位器后,IR锁存器的值被更新成101。进而停止010 编码IP核与芯片JTAG端口的数据传输,开启101编码IP核与芯片JTAG端口的数据传 输。

TRST控制器模块负责为每个JTAG接口IP核提供TRST信号。当JTAG传输处于图2 所示的SHIFT-IR状态时,TRST控制器读取更新后的IP核编码,并将其他未被选中的IP 核的TRST置为有效,使未被选中的IP核进入复位状态。当JTAG结束一组传输,回到图 2所示的Run-Test/IDLE状态时,TRST控制器将所有IP核的TRST信号置为无效,使所 有JTAG接口IP核同步回到Run-Test/IDLE状态。

IR回读FIFO模块,负责当JTAG传输处于图2所示的SHIFT-IR状态时,移位缓存各 JTAG接口IP核返回的TDO信号。IR回读FIFO的深度为K,与前文所述的IR寄存器的比 特数一致。IR回读FIFO的组数与JTAG接口IP核的数量一致。IR回读FIFO的移位方式, 与IR寄存器中的K比特移位器一致。

TDO路选器负责从回读的各路TDO信号,以及各组IR回读FIFO中,筛选出目标TDO, 并输出至芯片的TDO端口。筛选规则受到当前JTAG传输状态以及IP核编码的控制。

本发明的JTAG多路选择器,在单芯片系统中,与其他JTAG接口IP核的连接方法, 如图4所示。芯片端口包括JTAG标准5线端口:JTAG输入时钟TCK,JTAG模式选择输 入信号TMS,JTAG输入数据TDI,JTAG输入复位信号TRST,以及JTAG输出数据TDO。芯 片内每个JTAG端口IP核,也同样包括上述5个标准端口。

从芯片端口输入的TCK时钟信号,在芯片内,以广播的形式,连接到每个JTAG接口 IP核的TCK端口,以及JTAG多路选择器的TCK端口。

从芯片端口输入的TMS控制信号,在芯片内,以广播的形式,连接到每个JTAG接口 IP核的TMS端口,以及JTAG多路选择器的TMS端口。

从芯片端口输入的TDI数据信号,在芯片内,以广播的形式,连接到每个JTAG接口 IP核的TDI端口,以及JTAG多路选择器的TDI端口。

从芯片端口输入的TRST复位信号,在芯片内,直接连接到JTAG多路选择器的TRST 输入端口。JTAG多路选择器为芯片内每个JTAG接口IP核,对应一个TRST输出端口。该 端口直接与对应的IP核的TRST输入端口相连。

JTAG多路选择器为芯片内每个JTAG接口IP核,对应一个TDO输入端口。该端口直 接与对应的IP核的TDO输出端口相连。芯片的TDO输出端口则直接与JTAG多路选择器 的TDO输出端口相连。

以上描述了本发明的基本原理、主要特征和实施方案等信息，但是本发明不受上述 实施过程的限制，在不脱离发明精神和范围的前提下，本发明还可以有各种变化和改进。 因此，除非这种变化和改进脱离了本发明的范围，它们应该被看作包含在本发明中。