Boundary Scan 初次研究
1 本文用简单直白的方式介绍了边界扫描的原理，用途，实现方法。
2 使用STM32做了一个简单的JTAG时序模拟器。
3 能够测试BYPASS指令，读出ID，以及IO状态。
4 上位机目前空白，有时间在写吧，串口发送实在痛苦。
想必玩过FPGA的都知道FPGA有一个调试的接口叫JTAG,玩过单片机的都知道有个东西叫JLINK,这两个又有啥关系呢 JLink 是个在线仿真器，平时用来烧个程序，在线调试个程序啥的，这其中用的接口协议叫JTAG,(STM有个专用接口叫SWD)，现在觉得这个接口调试程序还挺方便的，不过最初设计这个接口的目的可不是这个，有点无心插柳柳成荫的感觉。早年随着大规模集成电路的出现，PCB板制造工艺向小，微方向发展，传统的ICT测试已经没有办法满足这类产品的测试要求。由于芯片的引脚多，元器件体积小，板的密度特别大，根本没有办法用探针进行测试。一种新的测试技术产生了，联合测试行为组织（Joint Test Action Group）简称JTAG， 定义这种新的测试方法即边界扫描测试。就是我们今天要讲的Boundary scan。
借用网上的图来说明
如上图，如果一个芯片的引脚很多，用的还是BGA封装，那么传统方法将无法扎针测量，于是测试人员就想起来了，在芯片内部设计一个移位电路，将所有引脚的状态通过移位方式读出来。那么这样就可以用很小的成本实现可测性。只需两个引脚TDI TDO.
由于移位电路的特性，即使多个芯片也只需将TDI和TDO串联在一起即可，多发几个时钟而已。
于是科研人员就专门制定了标准和接口，所有的IC都按照这个标准执行，接口叫JTAG。 IEEE1149.1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。而实现Boundary Scan 是通过TJAG接口由IC内部的TAP 控制器来实现各种操作。
JTAG接口由四根线组成：TMS、TCK、TDI、TDO，分别为模式选择、时钟、数据输入和数据输出线，(还有可选引脚TRST——测试复位，输入引脚，低电平有效)
TAP Controller 是一个有限状态机，扫描测试的每个环节都由它来控制。TAP Controller 由TMS在时钟上升沿触发，主要有以下三方面的功能：
1 加载Instruction 指令
2 产生控制信号，移入和移出数据
3 执行测试操作，如捕获，转移，更新
BYPASS
IDCODE
EXTEST
SAMPLE/PRELOAD
首先介绍
BYPASS指令
所有的芯片都必须支持这个指令，因为在测试系统中，通常会出现多个芯片，如果仅仅只是想与一个芯片通信，根据移位原理，需要移所有个脚数量的时钟，显然是比较浪费的，通过跳过不测试的芯片用于节省时钟，提高速度，这就是Bypass的功能，但是你会发现这个基于硬件的最小回路（短接）是由移位寄存器实现的，因此不同于直连，需要消耗一个时钟才能将数据移入或移出，这点在后续的数据处理中尤其重要。我也在此处花了很长时间才搞明白。这里留个问题，是否可以通过移入数据和移出数据对比来判断回路中连个多少个IC呢？
IDCODE 指令
顾名思义，这个指令是用来获取被链接芯片的唯一序列号的。注意他是32位的，包含
内容包括IC的生产厂商，芯片类型，版本等，并且在执行这个指令时，并不会影响CPU的正常执行。这里也留一个问题，是否可以通过读出的这个唯一值来判断电路中接的IC是那个型号以及链路中的位置呢？
SAMPLE 指令
这个就是Boundary scan关键的指令用来监控当前引脚的状态。注意执行他的时候并不会影响CPU的正常运行
EXTEST 指令c
这个也是Boundary scan关键的指令用来控制指定引脚的状态。注意执行它的时候会影响CPU的运行，也就是说CPU这时无法控制输出了，而是由发送的命令来控制，当然有点“危险”需要谨慎操作。如外部电路接到了地，本来是输入脚，误被命令配置成了输出拉高，将造成不可逆的损伤，当然这部分会有上位机软件严格来配置执行。
接下来将重点说说TAP ，先来展示一张经典的TAP状态图
先别看这么复杂，其实这里面的 0和1 指的是TMS引脚的状态，在每次TCLK的上升沿通过改变TMS的高低来切换不同状态。而DR指的是数据寄存器，IR指的是指令寄存器。
这里面有个重点就是数据的位宽并不是我们通常C里面的8位 16位这些，而是在BSDL文件中定义的。这个在后续写程序中也尤其重要。
那什么是BSDL文件呢，这个是每一个IC的身份文件，用来描述引脚的位置，数量，排列以及支持哪些命令等等信息，可以在官网免费下载的到。我们以STM32为例，可以在如下网址下载
Search - STMicroelectronics
打开后有没有点似曾相识，他其实就是一份VHDL写的硬件描述信息，最开始定义引脚信息，往后看到了
这个就是
这个就是它所支持的命令，看到了吧。位宽只有5位。用单片机发这玩意就是折腾。
本人熟悉单片机想着先用单片机试试写个简单的时序来玩玩。于是找来了两个STM32F103的核心板。简单的用杜邦线搭起来。写个时序。
顺便把逻辑分析仪也加上，初次验证似乎不太顺利。
发了命令怎么回的乱七八糟的，一堆0101的看不懂。仔细翻看协议，原来是要先发送LSB.
先试下读ID吧
完全没看懂，不过似乎读出的值没变，但解析出来的值，怎么看着都不对
根据手册中的值，应该是0x16410041呀。难道命令发错了。于是又试了下BYPASS指令
随便发了点数据，总算发现规律了原来，数据发生了移位。但为啥移了两位不是以为吗？
再仔细看手册，原来STM32内部可不是一个TAP控制器，还有个SWD的，要两个时钟才能移出原数据，这下对上了。
在回去看下读ID的命令，
将数据左移移位，然后在高低bit反转，果然解析出来的数据就是0x16410041。
命令找到了，数据位也对上了。接下来就是正常的发命令读写就是了。
不过这玩意最好还是搞个上位机，数据量太大了。
本文所用到的源工程， 源文件，参考PDF和BSDL文件，上传CSDN,供大家学习参考。共同交流。文章来源：https://www.toymoban.com/news/detail-615306.html
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