CN103226506B - 内嵌于芯片的usb转jtag调试装置及其调试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种内嵌于芯片的USB转JTAG调试装置及调试方法，通过在多核芯片内部设计一个电路模块，该电路模块一头连接芯片中一协处理器作为控制处理器，另外一头连接各个调试处理器的JTAG接口汇总模块。控制处理器同时连接USB收发装置，通过控制处理模块控制的方式将从USB收发装置过来的命令转化成JTAG信号对各个处理器进行调试。因此，节省了调试时外围PC端与开发板间的USB转JTAG调试器，同时可通过软件支持多核芯片中多个CPU的在线同步调试。减低了开发板成本，提高了调试灵活性。
Description
技术领域
本发明涉及SOC集成电路设计领域，尤其涉及一种内嵌于芯片的USB转JTAG调试装置及其调试方法。
背景技术
目前各类开发板调试用的接口均为JTAG接口，而连接到PC机(PersonalComputer，个人计算机)都使用了USB收发装置。因此必须使用USB转JTAG调试器来连接主机与开发板，以完成对开发板中主芯片CPU的连接和调试。
随着多核技术的发展，一个多核集成电路中存在各种类别的CPU(CentralProcessing Unit，中央处理器)，由于不同的CPU使用的调试处理器都是不同厂家提供的，功能和型号均不相同，这样对各个不同CPU进行调试时需要采购各自调试处理器对应的USB转JTAG的调试器，并且PC机需要多个USB收发装置接入对应的USB转JTAG的调试器，芯片也需要提供多个JTAG接口来实现通过调试处理器对不同CPU的调试。
传统的技术来源于单核集成电路的结构，图1是现有技术中芯片调试过程的结构示意图，如图1所示，当需要控制芯片20中的调试处理器28进行调试处理时，需要有调试处理器28相应的生产厂商提供相应的USB转JTAG调试器30外界外围PC机10完成调试工作，则不仅需要多个USB转JTAG调试器，而且需要为其调试工作预留多个USB收发装置和JTAG接口。因此，对多核集成电路已经难以为用户接受，特别难以被开发板用户接受。
发明内容
本发明的目的在于提供一种内嵌于芯片的USB转JTAG调试装置。
为解决上述技术问题，本发明提供一种内嵌于芯片的USB转JTAG调试装置，包括：USB收发装置、控制处理器、JTAG接口汇总模块以及若干调试处理器，
所述USB收发装置接收一外围PC机输出的调用指令；
所述控制处理器接收所述调用指令，并根据所述调用指令对所述JTAG接口汇总模块进行配置；
所述JTAG接口汇总模块根据所述控制处理器的配置，转换输出不同的JTAG时序指令至相应的调试处理器；
所述调试处理器接收相应所述JTAG时序指令进行调试，并将调试结果以此经过所述JTAG接口汇总模块、控制处理器及USB收发装置反馈输出至所述外围PC机，以完成调试过程。
进一步的，所述控制处理器包括若干I/O端口，所述控制处理器通过所述I/O端口接收所述USB收发装置传输的调用指令，并通过所述I/O端口输出JTAG接口的控制命令。
进一步的，所述控制处理器包括控制处理模块，所述控制处理模块通过接收、发送USB收发装置可识别的数据传输包实现与外围PC机交互，所述控制处理模块解析外围PC机发送过来的带有命令和参数信息的数据传输包，并采用程序控制的方式控制JTAG接口汇总模块完成对调试处理器的调试过程，最终将从调试处理器获取到的调试结果，再以数据传输包的形式反馈给外围PC机，以完成整个调试的过程。
进一步的，所述外围PC机的调试指令包括复位、获取状态、读取调试处理器信息、设置断点、读写调试处理器以及读写调试处理器内容。
进一步的，所述JTAG接口汇总模块还包括JTAG引脚，所述JTAG引脚通过所述芯片引脚引出。
本发明还提供一种内嵌于芯片的USB转JTAG调试装置的调试方法，所述USB转JTAG调试装置包括：USB收发装置、控制处理器、JTAG接口汇总模块以及若干调试处理器，所述调试方法包括：
外围PC机发送调试指令；
所述USB收发装置接收所述调试指令，并传递给所述控制处理器；
所述控制处理器将所述USB收发装置传递的调用指令转换为JTAG接口的控制命令并输出；
所述JTAG接口汇总模块接收所述JTAG接口的控制命令，并转化为JTAG时序指令输出；
所述调试处理器接收所述JTAG时序指令，并解析所述JTAG时序指令为相应调试信号，进行调试；
所述调试处理器的调试结果经过所述JTAG接口汇总模块、控制处理器及USB收发装置反馈输出至所述外围PC机，以完成调试过程。
进一步的，所述控制处理器对所述JTAG接口汇总模块进行配置过程包括：设置选择的调试处理器编号；设置需要读/写的数据；设置JTAG时钟频率；以及读写时能信号。
进一步的，所述控制处理器包括若干I/O端口，所述控制处理器通过所述I/O端口接收所述USB收发装置传输的调用指令，并通过所述I/O端口输出JTAG接口的控制命令；所述USB收发装置传输的调用指令被封装成USB收发装置上的数据传输包进行传输发送。
进一步的，所述控制处理器搭载控制处理模块，所述控制处理模块通过接收、发送USB收发装置发送的调试指令实现与外围PC机交互，所述控制处理模块解析带有调试指令和参数信息的数据传输包，并通过写寄存器的方式控制JTAG接口汇总模块完成对调试处理器的调试过程，最终将从调试处理器获取到的调试结果，再以数据传输包的形式反馈给外围PC机，以完成整个调试的过程。
进一步的，所述调试处理器接收到所述JTAG时序指令后，会解析所述JTAG时序指令，并识别调用指令，调用相应的处理单元获取调试处理器状态信息，并将所述状态信息转换成JTAG时序回传给JTAG接口汇总模块。
进一步的，所述外围PC机的调试指令包括复位、获取状态、读取调试处理器信息、设置断点、读写调试处理器以及读写调试处理器内容。
进一步的，所述JTAG接口汇总模块还包括JTAG引脚，所述JTAG引脚通过所述芯片引脚引出。
综上所述，本发明所述内嵌于芯片的USB转JTAG调试装置通过在多核芯片内部设计一个电路模块，该电路模块一头连接芯片中一协处理器作为控制处理器，另外一头连接各个调试处理器的JTAG接口汇总模块。控制处理器同时连接USB收发装置，通过软件控制的方式将从USB收发装置过来的命令转化成JTAG信号对各个处理器进行调试。因此，节省了调试时外围PC端与开发板间的USB转JTAG调试器，同时可通过软件支持多核芯片中多个CPU的在线同步调试。减低了开发板成本，提高了调试灵活性。
同时，USB收发装置在芯片中例化为装置(Device)模式，每路JTAG控制信号使用USB收发装置中独立的端点号，这样在外围PC端可以看到多个调试处理器，从而实现一根USB连线实现对多核芯片中所有处理器的调试。
当USB收发装置中的端点数目小于需要调试的处理器个数，则可以通过软件配置的方式对需要调试的处理器进行选择，将需要调试的处理器JTAG控制能力绑定到USB相应的端点上。
此外，为了提高灵活性，所述JTAG接口汇总模块还包括JTAG引脚，所述JTAG引脚通过所述芯片引脚引出，通过将处理器的JTAG引脚同时引出到芯片引脚上，按照传统的方式外接USB转JTAG调试器进行调试。在芯片上提供可选择的拨码开关或者软件控制。
附图说明
图1是现有技术中芯片调试过程的结构示意图；
图2是本发明一实施例中的内嵌于芯片的USB转JTAG调试装置。
具体实施方式
为使本发明的内容更加清楚易懂，以下结合说明书附图，对本发明的内容作进一步说明。当然本发明并不局限于该具体实施例，本领域内的技术人员所熟知的一般替换也涵盖在本发明的保护范围内。
其次，本发明利用示意图进行了详细的表述，在详述本发明实例时，为了便于说明，示意图不依照一般比例局部放大，不应以此作为对本发明的限定。
本发明通过依托多核芯片的资源，内建一个USB转JTAG调试器，用于完成对其他中央处理器(CPU)的调试，完成后的装置可替代外接USB转JTAG的调试器，改为通过芯片USB收发装置直接与调试主机相连，进而降低这类多核芯片生产出来的开发板的成本。
图2是本发明一实施例中的内嵌于芯片的USB转JTAG调试装置。如图2所示，结合上述思想，本发明提供一种内嵌于芯片的USB转JTAG调试装置，包括，USB收发装置202、控制处理器204、JTAG接口汇总模块206以及若干调试处理器208，其中所述控制处理器204根据通过USB收发装置202接收外围PC机100提供调用指令，并控制所述JTAG接口汇总模块206转换输出不同的JTAG时序指令至相应的调试处理器208，所述调试处理器208的调试结果经过所述JTAG接口汇总模块206、控制处理器204及USB收发装置202反馈输出至所述外围PC机100，以完成调试过程。
进一步的，所述USB收发装置202接收所述外围PC机100输出的调用指令，并传输给所述控制处理器202；所述控制处理器202根据调用指令对所述JTAG接口汇总模块206进行配置；所述JTAG接口汇总模块206根据所述控制处理器204的配置输出JTAG时序至相应的调试处理器208。
进一步的，所述控制处理器204对所述JTAG接口汇总模块206进行配置过程包括：设置选择的调试处理器208编号；设置需要读/写的数据；设置JTAG时钟频率；以及读写时能信号。
进一步的，所述控制处理器204包括若干I/O端口，所述控制处理器204通过所述I/O端口接收所述USB收发装置202传输的调用指令，并通过所述I/O端口输出JTAG接口的控制命令。
进一步的，所述控制处理器204搭载控制处理模块，所述控制处理模块通过接收、发送USB收发装置202可识别的数据传输包实现与外围PC机交互，所述控制处理模块204解析外围PC机100发送过来的带有命令和参数信息的数据传输包，并采用程序控制的方式控制JTAG接口汇总模块206完成对调试处理器的调试过程，最终将从调试处理器获取到的调试结果，再以数据传输包的形式反馈给外围PC机100，以完成整个调试的过程。
在较佳的实施例中，所述控制处理器204为所述芯片200自带多核中央处理器中的一个协处理器。所述USB收发装置202为所述芯片100自带USBDevice/OTG控制器。所述控制处理器204为所述芯片200中多核CPU中的一个协处理器；所述USB收发装置202为所述芯片200中USB Device/OTG控制器。通过使用芯片200中多核CPU中的一个协处理器作为控制处理器204，借用芯片200中多核的USB Device/OTG控制器作为USB收发装置202。
本发明所述内嵌于芯片的USB转JTAG调试装置将多核芯片中其他需要调试的调试处理器的JTAG接口通过JTAG接口汇总模块连接到控制处理器上，并结合使用软件的方式支持控制处理器以及JTAG接口汇总模块的调试功能。在正常工作时，由外围PC机的USB Host连接到芯片中作为USB收发装置的USBDevice/OTG控制器，控制处理器通过软件控制的方式从USB收发装置接收外围PC机发送的调试指令，返回给JTAG接口汇总模块中支持几个JTAG调试口、以及每个JTAG调试口连接的CPU的种类和版本，当外围PC机识别到调试CPU的种类和版本后就会调用相应的驱动和调试工具同对应的USB收发装置建立通信。
控制处理器接受外围PC机发送给对应USB收发装置的调用指令并将其转换成对应JTAG端口的控制命令，通过控制处理器的I/O口发送给JTAG转接模块,同时将JTAG返回的调试结果通过控制处理器的I/O口读回，转换成USB传输包返回给PC机。这样就完成了PC机调试程序对芯片中处理器的调试。
进一步的，所述外围PC机的调试指令包括复位、获取状态、读取调试处理器信息、设置断点、读写调试处理器以及读写调试处理器内容。
此外，为了提高灵活性，所述JTAG接口汇总模块还包括JTAG引脚，所述JTAG引脚通过所述芯片引脚引出，通过将处理器的JTAG引脚同时引出到芯片引脚上，按照传统的方式外接USB转JTAG调试器进行调试。在芯片上提供可选择的拨码开关或者软件控制。
本发明还提供一种内嵌于芯片的USB转JTAG调试装置的调试方法，包括：
外围PC机发送调试指令；
所述USB收发装置接收所述调试指令，并传递给所述控制处理器；
所述控制处理器将所述USB收发装置传递的调用指令转换为JTAG接口的控制命令并输出；
所述JTAG接口汇总模块接收所述JTAG接口的控制命令，并转化为JTAG时序指令输出；
所述调试处理器接收所述JTAG时序指令，并解析所述JTAG时序指令为相应调试信号，进行调试；
所述调试处理器的调试结果经过所述JTAG接口汇总模块、控制处理器及USB收发装置反馈输出至所述外围PC机，以完成调试过程。
外围PC机通过给调试处理器发送调用指令，回读数据来完成对调试处理器的调试，其中调用指令是一套命令集，包括复位，获取状态，读取调试处理器信息，设置断点，读写调试处理器寄存器，读写调试处理器内存等。虽然命令较多，但对于调试装置来说这些命令的工作流程是相同的。
以下，以获取状态为例来描述内嵌于芯片的USB转JTAG调试装置的调试方法：
1)外围PC机发送获取状态的调用指令Get_Status、参数和对哪一个调试处理器进行调试等信息到USB收发装置上。该调用指令被封装成USB收发装置上的数据传输包(BULK)传输发送。
2)数据传输包通过USB线缆传递给芯片的USB收发装置，由作为芯片自带的USB收发装置进行接收，具体地，芯片自带的USB Device/OTG控制器可完成接收任务。
3)接收到所述数据传输包后，所述USB Device/OTG控制器发送一个中断信号给所述控制处理器。
4)控制处理器接收到中断后，调用对应的中断处理函数对接收到的数据传输包进行处理，解析数据传输包中的内容，分析出来是Get_Status的命令和相应参数以及发送给哪一个调试处理器等信息。
5)针对Get_Status的调用指令以及参数，所述控制处理器调用相应的控制处理模块中相应的程序对JTAG接口汇总模块进行控制。通过打开响应的调试处理器JTAG端口，并将Get_Status的调用指令以及参数转化为JTAG时序指令输出，并通过写寄存器的方式发送给JTAG接口汇总模块，其后由JTAG接口汇总模块将这些信息转换为JTAG时序。
6)调试处理器接收到JTAG时序指令后，会解析JTAG时序指令，将其中的Get_Status命令与参数识别，调用相应的处理单元获取其需要的处理器状态信息，并将这些状态信息转换成JTAG时序回传给JTAG接口汇总模块。
7)JTAG接口汇总模块会接收回传的状态信息保存在其模块内部的FIFO(First Input First Output，先入先出队列)中，当状态信息接收完成后发送中断通知控制处理器。
8)控制处理器接收到中断后读取回传的状态信息，等待PC机发送过来的BULK In包，将回传的状态信息放到BULK In包的DATA区域反馈给外围PC机。
9)PC机得到反馈的状态信息后就能够解析出调试处理器的状态，根据状态更新调试程序的状态。
这样整个调试过程就结束了。其他的调用指令的调试方法与上述流程相同。只是其命令的处理软件需要按照实际的要求完成。
本发明所述内嵌于芯片的USB转JTAG调试装置通过在多核芯片内部设计一个电路模块，该电路模块一头连接芯片中一协处理器作为控制处理器，另外一头连接各个调试处理器的JTAG接口汇总模块。控制处理器同时连接USB收发装置，通过软件控制的方式将从USB收发装置过来的命令转化成JTAG信号对各个处理器进行调试。因此，节省了调试时外围PC端与开发板间的USB转JTAG调试器，同时可通过软件支持多核芯片中多个CPU的在线同步调试。减低了开发板成本，提高了调试灵活性。
同时，USB收发装置在芯片中例化为装置(Device)模式，每路JTAG控制信号使用USB收发装置中独立的端点号，这样在外围PC端可以看到多个调试处理器，从而实现一根USB连线实现对多核芯片中所有处理器的调试。
当USB收发装置中的端点数目小于需要调试的处理器个数，则可以通过软件配置的方式对需要调试的处理器进行选择，将需要调试的处理器JTAG控制能力绑定到USB相应的端点上。
此外，为了提高灵活性，所述JTAG接口汇总模块还包括JTAG引脚，所述JTAG引脚通过所述芯片引脚引出，通过将处理器的JTAG引脚同时引出到芯片引脚上，按照传统的方式外接USB转JTAG调试器进行调试。在芯片上提供可选择的拨码开关或者软件控制。
上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。
Claims (12)
1.一种内嵌于芯片的USB转JTAG调试装置，包括：USB收发装置、控制处理器、JTAG接口汇总模块以及若干调试处理器，所述控制处理器为所述芯片自带多核中央处理器中的一个协处理器，所述USB收发装置为所述芯片自带USBDevice/OTG控制器，所述USB收发装置在芯片中例化为装置模式，每路JTAG控制信号使用USB收发装置中独立的端点号；
所述USB收发装置接收一外围PC机输出的调用指令；
所述控制处理器接收所述调用指令，并根据所述调用指令对所述JTAG接口汇总模块进行配置；
所述JTAG接口汇总模块根据所述控制处理器的配置，转换输出不同的JTAG时序指令至相应的调试处理器；
所述调试处理器接收相应所述JTAG时序指令进行调试，并将调试结果以此经过所述JTAG接口汇总模块、控制处理器及USB收发装置反馈输出至所述外围PC机，以完成调试过程。
2.如权利要求1所述的内嵌于芯片的USB转JTAG调试装置，其特征在于，所述控制处理器包括若干I/O端口，所述控制处理器通过所述I/O端口接收所述USB收发装置传输的调用指令，并通过所述I/O端口输出JTAG接口的控制命令。
3.如权利要求1所述的内嵌于芯片的USB转JTAG调试装置，其特征在于，所述控制处理器包括控制处理模块，所述控制处理模块通过接收、发送USB收发装置可识别的数据传输包实现与外围PC机交互，所述控制处理模块解析所述外围PC机发送过来的带有命令和参数信息的数据传输包，并采用程序控制的方式控制JTAG接口汇总模块完成对调试处理器的调试过程，最终将从调试处理器获取到的调试结果，再以数据传输包的形式反馈给外围PC机，以完成整个调试的过程。
4.如权利要求1至3中任意一项所述的内嵌于芯片的USB转JTAG调试装置，其特征在于，所述外围PC机的调试指令包括复位、获取状态、读取调试处理器信息、设置断点、读写调试处理器以及读写调试处理器内容。
5.如权利要求1至3中任意一项所述的内嵌于芯片的USB转JTAG调试装置，其特征在于，所述JTAG接口汇总模块还包括JTAG引脚，所述JTAG引脚通过所述芯片引脚引出。
6.一种内嵌于芯片的USB转JTAG调试装置的调试方法，所述USB转JTAG调试装置包括：USB收发装置、控制处理器、JTAG接口汇总模块以及若干调试处理器，所述控制处理器为所述芯片自带多核中央处理器中的一个协处理器，所述USB收发装置为所述芯片自带USB Device/OTG控制器，所述USB收发装置在芯片中例化为装置模式，每路JTAG控制信号使用USB收发装置中独立的端点号；所述调试方法包括：
外围PC机发送调试指令；
所述USB收发装置接收所述调试指令，并传递给所述控制处理器；
所述控制处理器将所述USB收发装置传递的调用指令转换为JTAG接口的控制命令并输出；
所述JTAG接口汇总模块接收所述JTAG接口的控制命令，并转化为JTAG时序指令输出；
所述调试处理器接收所述JTAG时序指令，并解析所述JTAG时序指令为相应调试信号，进行调试；
所述调试处理器的调试结果经过所述JTAG接口汇总模块、控制处理器及USB收发装置反馈输出至所述外围PC机，以完成调试过程。
7.如权利要求6所述的内嵌于芯片的USB转JTAG调试装置的调试方法，其特征在于，所述控制处理器对所述JTAG接口汇总模块进行配置过程包括：设置选择的调试处理器编号；设置需要读/写的数据；设置JTAG时钟频率；以及读写时能信号。
8.如权利要求6所述的内嵌于芯片的USB转JTAG调试装置的调试方法，其特征在于，所述控制处理器包括若干I/O端口，所述控制处理器通过所述I/O端口接收所述USB收发装置传输的调用指令，并通过所述I/O端口输出JTAG接口的控制命令；所述USB收发装置传输的调用指令被封装成USB收发装置上的数据传输包进行传输发送。
9.如权利要求8所述的内嵌于芯片的USB转JTAG调试装置的调试方法，其特征在于，所述控制处理器搭载控制处理模块，所述控制处理模块通过接收、发送USB收发装置发送的调试指令实现与外围PC机交互，所述控制处理模块解析带有调试指令和参数信息的数据传输包，并通过写寄存器的方式控制JTAG接口汇总模块完成对调试处理器的调试方法，最终将从调试处理器获取到的调试结果，再以数据传输包的形式反馈给外围PC机，以完成整个调试的过程。
10.如权利要求6所述的内嵌于芯片的USB转JTAG调试装置的调试方法，其特征在于，所述调试处理器接收到所述JTAG时序指令后，会解析所述JTAG时序指令，并识别调用指令，调用相应的处理单元获取调试处理器状态信息，并将所述状态信息转换成JTAG时序回传给JTAG接口汇总模块。
11.如权利要求6至10中任意一项所述的内嵌于芯片的USB转JTAG调试装置的调试方法，其特征在于，所述外围PC机的调试指令包括复位、获取状态、读取调试处理器信息、设置断点、读写调试处理器以及读写调试处理器内容。
12.如权利要求6至10中任意一项所述的内嵌于芯片的USB转JTAG调试装置的调试方法，其特征在于，所述JTAG接口汇总模块还包括JTAG引脚，所述JTAG引脚通过所述芯片引脚引出。
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