[发明专利]一种基于JTAG协议的微处理器在线调试系统及调试方法

说明书

本发明公开了一种基于JTAG协议的微处理器在线调试系统及调试方法，该系统包括TAP控制器模块、DMA控制器模块、BUS访问模块。TAP控制器模块功能在于提供一个标准的JTAG测试访问接口实现微处理器与外部调试器之间JTAG通信；DMA控制器模块功能在于根据外部调试器发起的调试命令对微处理器发起总线读写命令；BUS访问模块功能在于作为微处理器内部片内总线的Master，根据DMA控制器模块的读写命令对片内总线进行访问并对各总线上的读写信息进行记录。本发明具有传输速率快、时序性好、结构简单等优点，可实现对微处理器的多种调试功能；可实现对AXI总线、AHB总线和APB总线组成的三级片内总线架构微处理器的监听。

技术领域

本发明属于集成电路设计与应用技术领域，涉及到一种基于JTAG协议的微处理器在线调试系统及调试方法。

背景技术

随着芯片制程及微处理器内核架构的快速发展，微处理器的主频提升明显，在微处理器的研发过程中，对其在线调试模块的性能及功能要求也随之水涨船高。

微处理器的在线调试方式可分为异步通信和同步通信两种，其中异步通信以串口通信方式最为普遍。串口通信在工作时以异步方式收发数据，该方式没有时钟信号将发送端的位输出与接收端的位采样进行同步，在通信时要求接收端和发送端的波特率误差必须在10％以内，这一现象在异步通信方式上是非常普遍的。

微处理器调试模块异步通信电路的实际工作效果几乎完全取决于PCB设计人员和PCB加工人员的知识积累和工作经验，此外接口线规格不统一也是普遍现象。总的来说，用异步通信来实现对处理器的调试具有传输速率慢、抗干扰能力差、硬件实现不统一等缺点。随着微处理器研发技术的发展，目前异步调试已渐渐被淘汰。

目前用于微处理器的在线调试的同步通信方式主要有JTAG、Ethernet和USB三种，其中Ethernet和USB两种方式调试速率虽比JTAG要快，但它们的功耗开销和面积开销所带来的影响远大于调试速率的提升，此外这两种方式在应用时都需要应用复杂的模拟电路，这些都无疑提高了微处理器的设计难度和风险。

JTAG协议是目前主流芯片厂商所采用的同步调试协议，大多数比较复杂的器件都支持JTAG协议，比如ARM、DSP、FPGA等器件。JTAG工作时钟由外部调试器通过JTAG接口直接提供，JTAG接口在实际应用时与调试盒对应管脚直连即可，无需配套外围电路。用JTAG通信协议来实现对微处理器的在线调试具有传输速率快、时序性好、结构简单等优点。

随着微处理器内核架构技术的发展，片内总线的结构愈发复杂，由AXI总线、AHB总线和APB总线组成的三级片内总线架构在微处理器上的应用也越来越普遍。传统的微处理在线调试模块往往只挂载在一级片内总线上，其中以距离CPU最近的第一级总线最为常见。对微处理器的总线架构来说，其低一级总线无法直接访问高一级总线，高级总线访问低级总线时又会受到总线拥塞的阻碍。此外，在线调试模块如果只挂载在一个总线上，那它只能监听其同级和次级的总线信号，并不能监听其上级总线。这些影响在AHB-APB两级总线架构下并不明显，而对于三级片内总线架构的微处理来说，其在线调试模块的总线接口设计则必须被设计人员慎重考虑。

综上所述，设计一种基于JTAG通信协议的微处理器在线调试方法，实现对多级片内总线的直接访问及监听，对于微处理的发展具有重要意义。

发明内容

本发明的技术解决问题是：针对微处理器在线调试模块的高性能及多功能的需求，提出一种基于JTAG协议的微处理器在线调试系统及调试方法，以满足微处理器当前的发展趋势。

本发明的技术解决方案是：

一种基于JTAG协议的微处理器在线调试系统，包括TAP控制器模块、DMA控制器模块和BUS访问模块；