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Trimedia DSP芯片JTAG接口的仿真器設(shè)計(jì)
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(shè)計(jì)；介紹JTAG接口的標(biāo)準(zhǔn)、工作原理及在芯片中的實(shí)現(xiàn)。Trimedia集成電路是Philips公司新近推出的針對(duì)多媒體應(yīng)用的一種高性能DSP。它能夠進(jìn)行高質(zhì)量的視頻和音頻處理，可以通過(guò)在線調(diào)試工具——JTAG來(lái)開(kāi)發(fā)Trimedia DSP的各種資源和調(diào)試各種應(yīng)用程序。為了能夠滿足研發(fā)、生產(chǎn)上對(duì)系統(tǒng)編程及工程上對(duì)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試的需要，開(kāi)發(fā)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(tǒng)的組成框圖。整個(gè)仿真器的功能可以由1片可編程邏輯器件來(lái)完成。圖1中有兩個(gè)接口：一個(gè)與Trimedia DSP的JTAG接口相連，另一個(gè)連接到計(jì)算機(jī)的并行接口。
之所以采用計(jì)算機(jī)的增強(qiáng)型并行接口，是因?yàn)楝F(xiàn)在一般的計(jì)算機(jī)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(wú)法滿足JTAG仿真器快速下載的要求；普通的并行接口，數(shù)據(jù)傳輸速率限制在50～150kbps，也無(wú)法滿足JTAG仿真器快速下載的要求；USB接口是種快速的計(jì)算機(jī)接口，最高速率可以達(dá)到12Mbps，但由于該接口速度是在數(shù)據(jù)以塊方式傳輸時(shí)實(shí)現(xiàn)的，無(wú)法滿足快速讀寫(xiě)轉(zhuǎn)換的要求，所以，也無(wú)法達(dá)到我們要求的數(shù)據(jù)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(gè)IN或OUT指令來(lái)向I/O控制器傳輸1個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)，然后I/O控制器將會(huì)處理握手信號(hào)并產(chǎn)生選通信號(hào)。顯然，在這種機(jī)器上的數(shù)據(jù)傳輸速度受到指令執(zhí)行速率的限制。通常在同時(shí)代的機(jī)器上很容易獲得1～1.75Mbps的數(shù)據(jù)傳輸速率�？梢�(jiàn)，增強(qiáng)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(jìn)行開(kāi)發(fā)的難度較小。
圖1 系統(tǒng)的組成框圖
圖2為仿真器硬件線路圖。
TCK：測(cè)試時(shí)鐘，為T(mén)AP的控制器和寄存器提供測(cè)試參考時(shí)鐘，在TCK的同步作用下通過(guò)TDI和TDO引腳串行移入或同數(shù)據(jù)及指令。
TMS：模式輸入信號(hào)，在TCK的上升沿時(shí)刻TMS的狀態(tài)決定了TAP控制器即將進(jìn)入的工作狀態(tài)。
TDI：指令和數(shù)據(jù)寄存器的串行輸入端，TAP的控制器的當(dāng)前狀態(tài)以及保存在指令寄存器的具體指令，決定了對(duì)于一個(gè)特定的操作由TDI裝入哪個(gè)寄存器。在TCK的上升沿時(shí)刻，TDI引腳的數(shù)據(jù)被采樣，結(jié)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(tài)。
TAP：測(cè)試訪問(wèn)端口。
從圖2中知道，仿真器的設(shè)計(jì)主要是可編程邏輯器件CPLD的設(shè)計(jì)，它將8位并行數(shù)據(jù)和串行數(shù)據(jù)進(jìn)行相互轉(zhuǎn)換。也就是說(shuō)，在JTAG端CPLD將產(chǎn)生TDI和TDO串行發(fā)送和接收時(shí)序，實(shí)現(xiàn)仿真器和Trimedia DSP芯片JTAG控制器的相互通信。在編程中可設(shè)置發(fā)送（TDI）和接收（TDO）的8位數(shù)據(jù)寄存器，接收TMS的8位數(shù)據(jù)寄存器，4位（十六進(jìn)制）計(jì)數(shù)器。發(fā)送和接收數(shù)據(jù)都以字節(jié)方式進(jìn)行，不足8位數(shù)據(jù)的用0補(bǔ)齊。
data_reg和addr_reg分別表示發(fā)送的8位數(shù)據(jù)和指令寄存器，data_flag表示數(shù)據(jù)是否發(fā)送或接收完畢，data_tms_counter為串行發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)的計(jì)數(shù)器，oscnm為外接的TCK時(shí)鐘。NDatastb、nWrite、nAddrstb、nReset為EPP模式的并行接口控制信號(hào)，data為并行口的D0～D7數(shù)據(jù)總線，tmsjtag、tdijtag為連接到TAP控制器的TMS、TDI引腳線。
下面為數(shù)據(jù)和指令寫(xiě)入相應(yīng)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
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