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Trimedia DSP芯片JTAG接口的仿真器設計
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計；介紹JTAG接口的標準、工作原理及在芯片中的實現。關鍵詞：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用的一種高性能DSP。它能夠進行高質量的視頻和音頻處理，可以通過在線調試工具——JTAG來開發Trimedia DSP的各種資源和調試各種應用程序。為了能夠滿足研發、生產上對系統編程及工程上對現場調試的需要，開發了使用方便、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，數據傳輸速率限制在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，最高速率可以達到12Mbps，但由于該接口速度是在數據以塊方式傳輸時實現的，無法滿足快速讀寫轉換的要求，所以，也無法達到我們要求的數據傳輸速率。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個字節的數據，然后I/O控制器將會處理握手信號并產生選通信號。顯然，在這種機器上的數據傳輸速度受到指令執行速率的限制。通常在同時代的機器上很容易獲得1～1.75Mbps的數據傳輸速率。可見，增強型并行接口能夠滿足我們的需求，而且用EPP模式的并行接口進行開發的難度較小。
圖1 系統的組成框圖
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據及指令。
TMS：模式輸入信號，在TCK的上升沿時刻TMS的狀態決定了TAP控制器即將進入的工作狀態。
TDI：指令和數據寄存器的串行輸入端，TAP的控制器的當前狀態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引腳的數據被采樣，結果送到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。
TAP：測試訪問端口。
從圖2中知道，仿真器的設計主要是可編程邏輯器件CPLD的設計，它將8位并行數據和串行數據進行相互轉換。也就是說，在JTAG端CPLD將產生TDI和TDO串行發送和接收時序，實現仿真器和Trimedia DSP芯片JTAG控制器的相互通信。在編程中可設置發送（TDI）和接收（TDO）的8位數據寄存器，接收TMS的8位數據寄存器，4位（十六進制）計數器。發送和接收數據都以字節方式進行，不足8位數據的用0補齊。
data_reg和addr_reg分別表示發送的8位數據和指令寄存器，data_flag表示數據是否發送或接收完畢，data_tms_counter為串行發送數據時的計數器，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數據總線，tmsjtag、tdijtag為連接到TAP控制器的TMS、TDI引腳線。
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下面為數據和指令寫入相應的寄存器的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;
end if;
end if;
End process;
下面為發送數據的VHDL例程：（由于接收例程類似發送例程，故省略。）
tms_tdi_write:process(data_flag,oscnm_true)
Begin
if(oscnm_true'event and oscnm_true='1')then
if(nreset='1')then
tmsjtag<=';
end if;
if(data_flag='1')then
if(data_tms_counter="0001")then
tmsjtag<=addr_reg(0);
tdijtag<data_reg(0);
elsif(data_tms_counter="0010")then
tmsjtag<=addr_reg(1);
tdijtag<=data_reg(1);
elsif(data_tms_counter="0011")then
tmsjtag<=addr_reg(2);
tdijtag<=data_reg(2);
elsif(data_tms_counter="0100")then
tmsjtag<=addr_reg(3);
tdijtag<=data_reg(3);
elsif(data_tms_counter="0101")then
tmsjtag<=addr_reg(4);
tdijtag<=data_reg(4);
elsif(data_tms_counter="0110")then
tmsjtag<=addr_reg(5);
tdijtag<=data_reg(5);
elsif(data_tms_counter="0111")then
tmsjtag<=addr_reg(6);
tdijtag<=data_reg(6);
elsif(data_tms_counter="1000")then
tmsjtag<=addr_reg(7);
tdijtag<=data_reg(7);
end if;
end if;
end if;
End process;
圖3 仿真器的DLL
2 EPP接口控制軟件
仿真器在Windows98操作系統中的DLL（動態連接庫）如圖3所示。圖3中TriMedia Turbo JTAG仿真板和Corelis ISA 100f JTAG仿真板是第三方廠商提供的仿真板，而Other JTAG Board就是要自行設計的仿真板。選擇何種仿真板，用戶在使用調試軟件時，可自行選擇。自行開發的仿真板需要有相應
的動態鏈接庫和驅動程序，它們需要命名如下：newjtagboard.dll和newjtagboard.vxd。在Windows98操作系統下，由于可以直接使用EPP端口操縱，所以在Windows98操作系統下不需要相應的低層驅動——newjtagboard.vxd文件。在newjtagboard.dll中至少包含以下4個函數：
void tmJtagReset(long pindx/*Processor index*/) ;對DSP芯片進行復位
void tmJtagInitBoard(long pindx,unsigned short base) ;對DSP芯片的TAP控制器進行初始化
void tmJtagScanInstructionRegister(long pindx,unsigned long bus_no,unsigned char *out_buf,unsigned long length,unsigned void tmJtagScanDataRegister(long pindx,unsigned long bus_no，unsigned char *out_buf,unsigned long length,unsigned char *in_buf) ;傳送給數據寄存器DR數據的函數
采用EPP端口的0x37BH和0x37CH地址，分別產生互鎖的地址讀或寫周期和互鎖的數據讀或寫周期。DLL通過EPP模式端口查詢nwait信號，以確定nWrite信號，進行發送或接收并行8位數據。用nDatastb引腳鎖定data數據（數據寄存器DR內數據）和Instruction指令（指令寄存器IR內數據），用nAddrstb引腳鎖定TMS數據，以實現數據寄存器DR和指令寄存器IR的切換。Data數據放在32位的數據寄存器DR中，Instruction指令放在5位指令寄存器IR中。芯片提供的JTAG指令包括：
RESET（10000）對設備進行復位；
SEL_DATA_IN（10001）選擇數據輸入寄存器；
SEL_DATA_OUT（10010）選擇數據輸出寄存器；
SEL_IFULL_IN（10011）選擇輸入數據滿的標志寄存器；
SEL_IFULL_OUT（10100）選擇輸出數據滿的標志寄存器；
SEL_JTAG_CTRL（10101）選擇控制寄存器；
MACRO（11110）硬件測試模式的選擇。
括號中的內容是指令的操作碼，它們通過TDI引腳串行地移入指令寄存器IR。DLL被上層應用程序調用，進行Data數據和Instruction指令的傳送；同時，DLL會發送相應的TMS數據。
結語
Trimedia DSP芯片的廣泛應用，開發出了使用方便、成本低的仿真器，對于減少產品的研發和生產周期，保證產品的順利上市是非常有利的。
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