[发明专利]一种兼容AHB协议的非握手式JTAG调试链路及其调试方法

说明书

本发明公开了一种兼容AHB协议的非握手式JTAG调试链路及其调试方法，包括一侧设置有对外JTAG标准接口，另一侧设置有AHB标准主机接口的串并转换单元，所述串并转换单元利用IEEE1149.1协议自定义TAP控制器指令，通过扩展指令实现与AHB协议的无缝对接，依靠信息的相互解析，将上位机发出的高速串行调试命令映射到芯片内部的通信通道上，以模拟主机的行为向芯片全系统发出访问命令，然后将系统运行的关键状态信息重新转换成串行数据返回上位机。本发明相对传统调试手段速度更高、稳定性更好，且复用了标准DFT的JTAG接口，节省了芯片的管脚资源，构建了标准的JTAG接口和片上AMBA总线的转换通道，具有较高的实用价值和通用性。

技术领域

本发明属于集成电路设计与测试技术领域，具体涉及一种兼容AHB协议的非握手式JTAG调试链路及其调试方法。

背景技术

随着微电子技术的飞速发展，单片晶体管集成度迅速提高，这其中，以IP复用为驱动的SoC设计方法学使得单芯片的功能组件日趋丰富和复杂。然而，随着众多高速、复杂的存储控制、通信协议节点控制以及数模混合IP的融入，全芯片的功能调试问题已经成为高密度芯片集成设计中日益严峻的问题。如何快速、高效的追溯故障现象，并为分析故障原因提供依据成为可调试设计的一项重要设计任务。

传统的硬件调试手段是通过RS232协议，利用UART串口完成串行调试命令到芯片内部的并行总线的格式转换。中国专利CN101980036A，涉及到一种通过RS232接口电路将上位机发出的调试命令转换至待测试电路板。现有技术中采用类似的RS485协议将辐照测试命令传送到单粒子试验板上。这些结构的优势在于串口的设计简单，易于集成且不需要专用的下载器。但是，由于它是异步通信，数据传输速度非常低，且容易受到干扰造成传输异常，已经逐渐不满足目前高密度集成芯片的调试需求。

JTAG(Joint Test Action Group)是一种国际通用的标准测试协议，几乎所有的芯片都采用JTAG作为测试接口。JTAG测试协议的主要硬件组成包括：具有4个或5个引脚的测试存取通道；一组边界扫描寄存器，指令寄存器(Instruction Register，IR)和数据寄存器(Data Register，DR)；一个TAP控制器。该协议虽然同为串行协议，但是它是同步通信，传输速度最高可达10MHz，比现有工业最快的UART传输速度提高近86倍，并且抗干扰能力较强。同时，相对于其它高速通信协议标准，如以太网、USB、CAN等，它又是芯片的标准接口，因此基于JTAG的调试方案则符合当今芯片的调试需求。现有的多核处理器的JTAG实时片上调试方法及其系统通过修改TAP控制器，为每个待测内核增加了选择信号sel和使能信号ena，通过这组信号来选择调试的目标小核。通过使用增强型TAP控制器在控制流和总线数据间翻译，能够对多核处理器进行调试而不受多核处理器的核数限制。然而，该专利是通过大幅度增加自定义指令及数据寄存器实现，且并未涉及协议转换的具体实现结构。另一种内嵌于芯片的USB转JTAG调试装置及其调试方法，则将上位机与待测芯片之间的USB转JTAG下载器集成到了芯片内部。然而该专利也未涉及具体的设计细节，且调试接口仅用于芯片调试阶段，在工作状态下不需要激活，因此这种结构将消耗过多的芯片资源。

当今SoC是以标准总线为依托，实现基于总线接口的IP复用的集成设计。ARM公司为此提出的AMBA总线，以其流水化的设计思想、层次化的拓扑结构、以及易于扩展的特点，已经成为事实上的片上总线标准。因此，构造一种低开销且易于操作的JTAG与AHB的协议转换链路，能够直接将外部的调试命令转换到芯片内部的数据交互通路上，能够形成对片上资源的直接观测，对于芯片的硬件调试能力而言，将具有非常大的应用价值。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种兼容AHB协议的非握手式JTAG调试链路及其调试方法，用于解决标准JTAG协议与芯片内互连总线AHB之间的通信转换，可以提高数据交互过程中承载的有效信息量，缩短整个调试过程的耗费时间。

本发明采用以下技术方案：