J-LINK而学习的jtag和arm仿真器的心得 (wiggler, multi-ICE, ulink, jlink)

发布时间:2010-11-08 02:03    来源: blog.chinaunix.net

把这几天由J-LINK而学习的jtag和arm仿真器的心得总结一下。

首先简单介绍一下jtag：

JTAG(Joint Test Action Group，联合测试行动小组)是1985 年制定的检测PCB 测试的一个标准， 在1990 年被修改后成为IEEE 的一个标准， 即IEEE1149.1-1990。IEEE 1149.1 标准就是由JTAG 这个组织最初提出的，最终由IEEE 批准并且标准化的。所以，这个IEEE 1149.1 这个标准一般也俗称JTAG 调试标准。

通常所说的JTAG大致分两类，一类用于测试芯片的电气特性，检测芯片是否有问题；一类用于Debug；一般支持JTAG的CPU内都包含了这两个 模块。

一个含有JTAG Debug接口模块的CPU，只要时钟正常，就可以通过JTAG接口访问CPU的内部寄存器和挂在CPU总线上的设备，如FLASH，RAM，SOC（比 如2410，44Box，STR91x系列）内置模块的寄存器，像UART，Timers，GPIO等等的寄存器。

我对arm的接触是从xscale系列开始的，pxa255和pxa270，可惜的是也许由于太高端了，一般的仿真器都不支持这个系列，所以关于仿 真调试这一块一直都是一片空白，只是在用axd做过软件模拟的调试，对于jtag的理解只是烧写flash用的。

从拿到J-LINK开始，对jtag及市面上的一些仿真器和调试器进行了研究，总算找到了一点头绪，但是对arm jtag的理解还不是很透彻，在这把心得写出来，希望对初学者有所帮助。

接下来介绍一下几种常见的仿真器：

1.wiggler，std-jtag，用户自定义的jtag

这几个属于同一性质，此类器件仅做简单的PC并口到JTAG接口的电平转换，同时起到保护作用。它们的区别仅在于JTAG信号PIN和PC并口 PIN的对应关系不同。

这些也就是我们常说的简易调试器，其主要用途是：

l 通过调试代理与ADS,IAR,KEIL,GDB配合使用来进行源代码的调试。

我们上面说了，wiggler只是起了一个电平转换的作用，具体的jtag逻辑则是由pc机上的软件实现的，这个软件就是调试代理。为什么要用调试 代理呢？这是因为JTAG是串行接口，使用并口的简单JTAG电缆，利用的是并口的输出带锁存的特点，使用软件通过I/O产生JTAG时序。所以有了调试 器的硬件，还要加上调试代理软件，作为中介，将调试器前端软件（比如AXD）的调试信息与目标板上的目标芯片交互，才能最终完成仿真的任务。由于jtag 逻辑由软件实现，所以这就决定了其下载速度很慢，因为由由JTAG标准决定，通过 JTAG写/读一个字节要一系列的操作，使用简单JTAG电缆，利用并口，通过JTAG输出一个字节到目标板平均需要43个打印口 I/O, 普通的p4机器每秒大约可进行660K次 I/O 操作，所以下载速度大约在660K/43, 约等于15K Byte/s。

既然是由软件实现，所以调试代理软件是非常重要了，可以免费使用的简易ARM仿真器的代理软件很多，差别也比较大，主要表现在易用程度，目标器件支 持，调试速度等方面。H-JTAG 作为近来新推出的简易ARM 仿真器调试代理，其支持器件比较多，支持的调试器前端软件也比较多，特别是支持keil，其调试速度也很有优势。具体的使用方法到其官方网站可以找到http://www.hjtag.com/

l 与软件配合烧写flash

在理论上，通过JTAG可以访问CPU总线上的所有设备，所以应该可以写FLASH，但是FLASH写入方式和RAM大不相同，需要特殊的命令，而 且不同的FLASH擦除，编程命令不同，而且块的大小，数量也不同，很难提供这一项功能。所以一般调试软件像AXD等不提供写Flash功能，或者仅支持 少量几种Flash。比如我们使用AXD调试程序，则目标程序一般只能下载到ram里，其地址由ro base来指定。要把程序烧写到flash中，还需要想其他办法。

烧写flash的软件也有很多，像FlashPGM，H-flash等，这里还是推荐H-flash，和H-jtag配合使用。

IAR直接支持wiggler，并可以通过它编程flash。iar进行flash编程是通过其自带的flashloader实现的。所以对于内置 flash的mcu，像str912使用iar+wiggler+h-jtag的组合即经济又实惠。

2. multi－ICE

这个是由arm推出的官方仿真器，正版价格不菲，不过现在盗版满天飞，兼容产品很多，价格和性能也相差很多。

与wiggler一样，通过并口与计算机相连（现在也有usb的版本），由于其内部有颗FPGA做并口到JTAG的协议转换, 速度要比前两者都要快很多,下载速度可在120kByte/s左右。Multi-ICE的系统构架是由硬件实现PC并口到JTAG协议的转换(JTAG Bus Master控制器),而在PC机上用Multi-ICE.exe服务软件及并口驱动实现JTAG TAP多路访问、控制接口及不同ARM核的支持,用Multi-ICE.dll或Multi-ICE-gdb.exe来支持RDI(ADS或SDT等)或 GDB（gdb或xgdb等）接口的调试器与Multi-ICE.exe之间的TAPop接口的操作。在如此的架构下,使得ARM公司可以在不提供 Multi-ICE硬件升级的前提下,能通过更新Multi-ICE.exe及Multi-ICE.dll等软件来实现支持最新的ARM核。

综合来说其优点是由于是arm官方推出的仿真器，所以几乎所有的ide均支持，而且目前兼容产品较多，价钱也不是很贵。

缺点是缺乏flash编程功能，速度一般（相对与我们后面说的jlink）

3.ulink

由keil公司推出，由于keil已被arm收购，也算是arm自家的东西了。

其优点是：Ulink使用usb口，方便了没有并口的笔记本用户，现在ulink的d版也是满天飞，价格也到了萝卜价。调试时，配合keil的外设 窗口，非常直观， 对于从keil c51转过来的用户来说是再熟悉不过了。而且其支持flash编程。

缺点是：只能在keil下使用，速度一般。

网上可以找到ulink的原理图以及固件，可以自己制作。

由于手头上没有ulink及multi-ice，没有实际测试，只是从网上找了一些资料。

4.jlink

这是由segger公司开发一款仿真器，可以说是目前功能最强大的了。支持全系列的arm7和arm9。

支持rdi接口，支持所有的IDE，比如常用的ADS,IAR,KEIL，GDB，支持调试时下载到flash，有单独的flash编程软件，可以 编程外部flash器件。

采用usb接口，下载速度飞快。

由于我手上的jlink是iar的oem产品，所以功能上做了一些限制，只能在iar下使用，而且下载速度也限制了。需要注意的是iar默认是使用 flash loader下载flash的，所以可能你在使用时没感觉到速度上的优势，在下图中把flasher loader选项去掉就可以了。

目前市面上已经有盗版的jlink了，中国人的盗版能力还是很强的，但是牵扯到利益问题，具体方法还没有公开，等盗版奸商赚够了只够估计jlink 的命运就会想ulink一样了。现在只知道其内部是通过一颗AT91SAM7S芯片来实现相关功能的。