CN102708087A - 一种用于片上系统的单线调试接口协议 - Google Patents
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Abstract
一种用于片上系统(SOC)的单线调试接口协议，通过对需要传输的数据进行打包和串行化，实现主控器和从控器之间的双向通信，并且仅需要单根信号线，从而降低芯片的制造和封装成本(目前国际标准的调试接口协议-IEEE1149.1 JTAG，需要5根信号线)。信号在传输过程中，使用了比特插入、非归零倒置编码以及循环冗余校验技术，保证了即使在单一通信线的情况下，仍旧能够完成高速、低错误率的数据传输。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于片上系统(SOC)的单线调试接口协议，属于大规模集成电路设计技术领域。
背景技术
目前的片上系统普遍采用JTAG协议(国际标准IEEE 1149.1)作为微处理器内核的调试接口，实现JTAG协议需要占用5根信号线(TCK，TMS，TDI，TDO，TnRST)。这些附加的信号线增加了芯片制造和封装的成本，尤其对于那些管脚数量较少的芯片米说，其对成本影响更加巨大。因此，很多低成本片上系统产品(如8位/16位微控制器)取消了调试接口。但是这又造成了芯片调试手段匮乏，从而增加了最终产品的开发难度。
发明内容
为了克服现有调试接口协议的缺点，本发明提出了一种新的单线调试接口协议，使用它可以完成主控器(调试器)和从控器(片内调试电路)之间的双向通信，而仅需要一根信号线。
本发明的具体技术方案如下：
总线信号协议：
总线使用上拉电阻，在无信号时，状态为高电平。
比特流在通过总线传输前，需要先经过编码。
编码时，首先采用比特填充算法。发送端当连续传输6个比特1时，必须插入1个比特0。接收端在接收到6个比特1时，自动丢弃紧接着的比特0。
采用非归零倒置(Non-Return to Zero Inverted)算法对做过比特填充后的比特流进行编码。如果传输比特为0，则总线上的信号倒置，即由低电平变高电平，或者由高电平变低电平；传输比特为1，则总线上的信号保持不变。比特填充算法所插入的0，实质上就是在总线上插入一个跳变信号。
总线上连续7个或7个以上周期为高电平，表示总线处于空闲。准备发送数据的一端必须等待总线空闲后，才可以发送数据。
总线上连续15个或15个以上周期为低电平，表示复位信号。从控器收到复位信号，应该完成复位操作。
图1显示了总线的电路结构
包的组成：
包由同步字节，类型字节，数据字段和校验字节组成。为了使包在单根通信线上传输，整个包必须经过串行化，对包内的每一个字节，先传输最低比特，最后传输最高比特。
同步字节固定为0x80，作为包开始的标志。
类型字节标识了包的类型，包括：
| 类型值 | 包类型 | 说明 |
| 0x01 | 写命令 | 表示主控器向从控器发送数据，数据包含在数据字段中 |
| 0x02 | 读命令 | 表示主控器向从控器发送请求，要求读入数据 |
| 0x10 | 数据包 | 表示从控器向主控器发送数据，是对读命令的回应 |
| 0x80 | 应答包 | 表示从控器向主控器发送应答，是对写命令的回应 |
| 其他 | 保留 | 视为错误包，不做应答 |
数据字段是包的载体，对不同类型的包，有不同的含义。
对写命令，数据字段就是主控器向从控器发送的数据。
对读命名，数据字段为1个字节，表示最大允许的读入字节数减1。
对数据包，数据字段就是从控器向主控器发送的数据。
对应答包，数据字段为1个字节，0x0表示写命令成功完成，其它值保留。
校验字节用于包的正确性验证。
所有包的最后字节都是校验字节，它用于对类型字节和数据字段的校验。采用循环冗余校验(CRC)算法，多项式表示为：
X8+X5+X4+1
CRC校验器内的移位寄存器初始值为全1，当数据字段的最后一个字节通过校验器后，移位寄存器的值就是校验字节。
图2显示了各种包的结构。
校验字节发送完毕后，发送端必须发送1个周期高电平，然后停止对总线的驱动，让总线保持在高电平。
包传递协议：
从控器只有当主控器允许时(也就是收到主控器的写命令或者读命令后)，才可以驱动总线，发送数据。若从控器收到写命令，则应该在总线上写命令结束后的第8至15周期内开始发送应答包。若从控器收到读命令，则应该在总线上读命令结束后的第8至15周期内开始发送数据包。从控器应该按照读命令指定的字节数发送数据包，如果数据不够，可以只发送较少的数据，提前结束数据包。
主控器需要向从控器发送信息时，先检测总线状态，若总线连续7周期为高电平，则说明总线空闲，可以发送读写命令。写命令发送完成后，若在15个周期内收到低电平(应答包的开始)，则说明写命令被从控器成功接收，若15个周期内总线上没有低电平出现，则表示写命令失败。读命令发送完成后，若在15个周期内总线上出现低电平(数据包的开始)，则说明读命令被从控器成功接收，若15个周期内没有收到总线上有低电平，则表示读命令失败。
图3显示了包传递协议的构成。
Claims (6)
1.一种单线调试接口协议，其特征是使用单根通信线路，并采用非归零倒置编码算法和比特插入算法，可完成主控器和从控器之间的双向通信。
2.根据权利要求1所述的单线调试协议，其特征是使用循环冗余校验算法，对传输的数据进行正确性验证。
3.根据权利要求1所述的单线调试协议，其特征是使用上拉电阻，使总线在无驱动时处于高电平。
4.根据权利要求1所述的单线调试协议，其特征是使用连续15个周期以上的低电平表示复位信号。
5.根据权利要求1所述的单线调试协议，其特征是，数据的传输，以包的方式来完成。
6.根据权利要求5所述的单线调试协议，其特征是包由同步字节、类型字节、数据字段和校验字节组成。
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|---|---|---|---|
| CN2011100774282A CN102708087A (zh) | 2011-03-28 | 2011-03-28 | 一种用于片上系统的单线调试接口协议 |
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| CN2011100774282A CN102708087A (zh) | 2011-03-28 | 2011-03-28 | 一种用于片上系统的单线调试接口协议 |
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| CN102708087A true CN102708087A (zh) | 2012-10-03 |
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| CN2011100774282A Pending CN102708087A (zh) | 2011-03-28 | 2011-03-28 | 一种用于片上系统的单线调试接口协议 |
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2011
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