Trimedia DSP芯片JTAG接口的仿真器設(shè)計

來源：單片機及嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用; 作者：崔文杰 唐慧明摘要：提出Trimedia DSP芯片硬件仿真器的硬件電路組成和接口軟件設(shè)計；介紹JTAG接口的標(biāo)準(zhǔn)、工作原理及在芯片中的實現(xiàn)。
關(guān)鍵詞：Trimedia DSP的JTAG接口 EPP模式的并行口 硬件仿真器Trimedia集成電路是Philips公司新近推出的針對多媒體應(yīng)用的一種高性能DSP。它能夠進(jìn)行高質(zhì)量的視頻和音頻處理，可以通過在線調(diào)試工具——JTAG來開發(fā)Trimedia DSP的各種資源和調(diào)試各種應(yīng)用程序。為了能夠滿足研發(fā)、生產(chǎn)上對系統(tǒng)編程及工程上對現(xiàn)場調(diào)試的需要，開發(fā)了使用方便、成本低的仿真器。

1 仿真器硬件電路組成圖1為系統(tǒng)的組成框圖。整個仿真器的功能可以由1片可編程邏輯器件來完成。圖1中有兩個接口：一個與Trimedia DSP的JTAG接口相連，另一個連接到計算機的并行接口。

之所以采用計算機的增強型并行接口，是因為現(xiàn)在一般的計算機都有如下幾種端口：串行接口、并行接口、USB接口。串行接口速度不高，無法滿足JTAG仿真器快速下載的要求；普通的并行接口，數(shù)據(jù)傳輸速率限制在50～150kbps，也無法滿足JTAG仿真器快速下載的要求；USB接口是種快速的計算機接口，最高速率可以達(dá)到12Mbps，但由于該接口速度是在數(shù)據(jù)以塊方式傳輸時實現(xiàn)的，無法滿足快速讀寫轉(zhuǎn)換的要求，所以，也無法達(dá)到我們要求的數(shù)據(jù)傳輸速率。而且一般的PC上都安裝了具有EPP和ECP功能的I/O控制器，在EPP模式下，可以只用1個IN或OUT指令來向I/O控制器傳輸1個字節(jié)的數(shù)據(jù)，然后I/O控制器將會處理握手信號并產(chǎn)生選通信號。顯然，在這種機器上的數(shù)據(jù)傳輸速度受到指令執(zhí)行速率的限制。通常在同時代的機器上很容易獲得1～1.75Mbps的數(shù)據(jù)傳輸速率?？梢?，增強型并行接口能夠滿足我們的需求，而且用EPP模式的并行接口進(jìn)行開發(fā)的難度較小。


圖2為仿真器硬件線路圖。
TCK：測試時鐘，為TAP的控制器和寄存器提供測試參考時鐘，在TCK的同步作用下通過TDI和TDO引腳串行移入或同數(shù)據(jù)及指令。
TMS：模式輸入信號，在TCK的上升沿時刻TMS的狀態(tài)決定了TAP控制器即將進(jìn)入的工作狀態(tài)。
TDI：指令和數(shù)據(jù)寄存器的串行輸入端，TAP的控制器的當(dāng)前狀態(tài)以及保存在指令寄存器的具體指令，決定了對于一個特定的操作由TDI裝入哪個寄存器。在TCK的上升沿時刻，TDI引腳的數(shù)據(jù)被采樣，結(jié)果送到JTAG寄存器中。
TDO：和TDI具有相同操作模式，只是在TCK的下降沿處改變狀態(tài)。
TAP：測試訪問端口。
從圖2中知道，仿真器的設(shè)計主要是可編程邏輯器件CPLD的設(shè)計，它將8位并行數(shù)據(jù)和串行數(shù)據(jù)進(jìn)行相互轉(zhuǎn)換。也就是說，在JTAG端CPLD將產(chǎn)生TDI和TDO串行發(fā)送和接收時序，實現(xiàn)仿真器和Trimedia DSP芯片JTAG控制器的相互通信。在編程中可設(shè)置發(fā)送（TDI）和接收（TDO）的8位數(shù)據(jù)寄存器，接收TMS的8位數(shù)據(jù)寄存器，4位（十六進(jìn)制）計數(shù)器。發(fā)送和接收數(shù)據(jù)都以字節(jié)方式進(jìn)行，不足8位數(shù)據(jù)的用0補齊。
data_reg和addr_reg分別表示發(fā)送的8位數(shù)據(jù)和指令寄存器，data_flag表示數(shù)據(jù)是否發(fā)送或接收完畢，data_tms_counter為串行發(fā)送數(shù)據(jù)時的計數(shù)器，oscnm為外接的TCK時鐘。NDatastb、nWrite、nAddrstb、nReset為EPP模式的并行接口控制信號，data為并行口的D0～D7數(shù)據(jù)總線，tmsjtag、tdijtag為連接到TAP控制器的TMS、TDI引腳線。

下面為數(shù)據(jù)和指令寫入相應(yīng)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;