关于使用AVR的JTAG（个人观点，仅做参考）

machao

5.1.3 JTAG口的配置与使用



ATmega128单片机具有一个符合IEEE 1149.1标准的JTAG接口。JTAG接口实现了三个功能：采用边界扫描功能对芯片进行检测，对芯片内部的非易失性存储器（Flash和E2PROM）、熔丝和锁定位进行编程，以及实现在线调试（On-chip debugging）仿真。



JTAG接口占用了4个AVR单片机的引脚，与组成了JTAG接口，即JTAG术语中的检测访问端口（Test Access Port—TAP）。由于JTAG的4个端口（TDI/PF7、TDO/PF6、TMS/PF5和TCK/PF4）同PF口的高4位占用相同的引脚，因此当JTAG接口处于使能状态时，PF[7:4]就不能作为通用I/O口或ADC的输入口使用了。所以用户应该根据实际的需要，正确设计、配置和使用JTAG口。



作为一般的用户，主要是将JTAG口用于程序下载和在线仿真调试，本小节就这两种使用情况介绍对JTAG口的配置和使用的注意点。



1.JTAG口的控制

在ATmega128中，使用两个熔丝位（JTAG使能JTAGEN，OCD使能OCDEN）和MCUCR寄存器中的JTD位对JTAG进行控制。其中JTD位可以通过用户程序改变，而熔丝位则不能通过程序指令设置。表5.1给出了3个控制位不同设置时，JTAG接口的特性。



        表5.1 JTAG口使能控制

JTAGEN        OCDEN        JTD        LB2/LB1        PF[7:4]功能

1        x        x        x/x        I/O,ADC

0        1        0        x/x        JTAG(仅编程)

0        1        1        x/x        I/O,ADC

0        0        0        1/1        JTAG（编程，在线调试）

0        0        1        x/x        I/O,ADC

注：芯片出厂时JTAGEN=0,OCDEN=1



根据表5.1，用户应根据实际情况，先对相应的熔丝位进行正确的设置，然后在上电后的初始化程序中正确的改变JTD位的设置。

注意：JTD在RESET后初值为0，同时为了防止意外开启或关闭JTAG口，用户程序对JTD的设置要按照规定的操作时序：必须在四个时钟周期内对JTD位重复2次写入，才能将JTD标志位设置成所希望的值。



2.不使用在线调试功能

如果用户不使用JTAG的在线调试功能，那么建议使用SPI串口编程下载程序，不使用JTAG口。其优点是可以直接并可靠的使用PF[7:4]口的I/O功能，不必考虑JTD的设置。此时只要先将熔丝位JTAGEN配置为1，禁止JTAG功能即可。

如必须使用JTAG口编程下载程序，具体做法为：

  a.设置JTAGEN为0，OCDEN为1，仅使能JTAG口的编程功能。

  b.用户程序应在上电后立即将JTD位设置为1，禁止JTAG口，开放PF[7:4]的I/O口功能。

这样，芯片在随后的运行中仍可将PF[7:4]作为I/O使用。如果需要使用JTAG口编程下载程序代码时，将外部 复位信号拉低2个时钟周期，使芯片复位，以此把JTD清零，进入JTAG编程方式。

3.使用在线调试功能

如果需要使用JTAG口的在线调试功能，那么在硬件设计时应尽量考虑不使用PF[7:4]的I/O功能（损失4个引脚资源）。因为当JTAG口使能后，这4个引脚不能作为I/O使用，当然也无法对其进行在线的调试了。

如系统必须使用PF[7:4]的I/O功能，可采取以下处理方式：

  a.将PF[7:4]仅用于简单的I/O使用，如驱动LED指示、蜂鸣器等。电路设计还要注意与JTAG口的适当的隔离，防止由于外接器件造成对JTAG接口信号的影响。

  b.设置JTAGEN为0，OCDEN为0，使能JTAG口的全部功能。

  c.用户程序中不改变JTD位的初始值0。使能JTAG口功能。

  e.使用JTAG口编程和进行除PF[7:4]之外的在线调试。

  f.调试完成后，稍微修改用户程序，在上电后立即将JTD位设置为1，禁止JTAG口，开放PF[7:4]的I/O口功能。

  g.复位芯片，使用JTAG下载修改后的程序，观察程序的实际运行情况。



总之，一旦使用了JTAG口，就和PF[7:4]的I/O功能产生冲突和矛盾。因此，在硬件设计时应尽量考虑不使用PF[7:4]的I/O功能（损失4个引脚资源）。

(以上摘自《M128》一书)



    在我的实验室里，有多台AVR的JTEG的仿真器，从老的到新的，都是原装的。但我在教学中和设计调试产品过程中，从来没使用过。我感觉到，在现在的技术层面上，在线仿真的技术完全可以用其他的方式代替，而且更加方便。

    我不使用在线仿真技术建立以下的基础上：对AVR的初始化过程参考ICC或CVAVR的程序生成器生成的程序编写；尽量使用高级语言编写系统程序；使用AVR的软件模拟环境调试；使用串口或LED输出或查看程序运行（反正是ISP，多写几次，我至今没写失效过芯片）。当然，这要求你的软件工夫要好。



    关于程序调试，是经验的积累，也看个人的习惯。我个人认为，一定要使用在线仿真是学51留下的“恶习”。实际上，对于外部硬件的错误，对时序要求严格，以及通信协议的处理等，在线仿真也解决不了问题的。

armok

明白。我也买了一台国内厂家的JTAG(450元)，只是买回来的几天才试用了两三次，现在基本是闲置状态。



马老师的主要观点是：



1。使用JTAG会损失4个引脚资源。



2。在现在的技术层面上，在线仿真的技术完全可以用其他的方式代替，而且更加方便。



3。个人认为，一定要使用在线仿真是学51留下的“恶习”。



4。对于外部硬件的错误，对时序要求严格，以及通信协议的处理等，在线仿真也解决不了问题的。



哈哈，完全支持! 我也是大家的强大压力下，不得不在我的所有设计板上，都留有JTAG座。有马老师壮胆，以后可以大胆说不了。



大家对这个问题还有看法吗？ 如果比较统一，我们就做得彻底点： 这块实验板，只有ISP，没有JTAG座。

machao

5. 家里的台子也的大一点，要放仿真器呀。



   看大家意见。实际上在边上增加一个2*5的插座和7根插针即可。参照ISP的设计，要用JTAG的话，采用连线连接。

armok

呵呵。我正在将这几天的讨论结果，总结一下。一会写完后贴上来。(我会将PCB也贴上来。比较费时间)





到时马老师再校对一下。如果没有问题。我就动手修改线路图。

machao

你在广州吗，我明天下午17点到广州，晚上有空。后天上午离开广州。

armok

呵呵，我一直呆在东莞。

gxlujd

建议还是要保留相关的插座，作为一种调试手段，还是有必要让学生学习一下，至于今后学生用不用以及他们的开发习惯则由他们自己决定，毕竟很多ARM开发还是要使用JTAG的。

armok

这块实验板是马老师的设计。不使用JTAG也是马老师的观点。



这块板没有JTAG，也明确地告诉使用者：放弃JTAG。



所以，从这一个观点上看，没有JTAG，也是可以理解的。起码它传输了一下清晰的概念。

machao

关于JTAG口的几点说明。



   1.板上不留JTAG的口，并不意味者不能使用JTAG。只要做一根简单的转接连线，将连线插入相应的引脚后，同样使用JTAG。

   2.尽量不使用JTAG是我个人的观点，有许多人是不赞成的。我在板上不留JTAG，其目的是想让使用者能打下坚实的系统软件编写能力，好的结构，好的风格，好的全局分析问题的能力。如果你的软件写的“烂”，使用了JTAG能有多大的帮助？

   3.系统调试能力不在于你使用或不使用JTAG。JTAG只是一种工具和手段，软件仿真和其它方式的调试方法是借鉴了PC大系统软件调试的优点。（PC的程序员编写软件时，使用何种P4的在线仿真器？）最早的PC-DOS，提供的就是一个DEBUG软件。现在的AVR软件仿真软件提供如此好的界面，PC上的串口精灵，USB口检测软件，TCP/IP抓包软件...，你不去学习？使用JTAG能做到这些？目前的不能，以后发展有可能。但那时的在线仿真器就更买不起了。

   4.我认为，作为一个硬件工程师应该掌握JTAG等在线仿真的技术，我开始使用51设计产品时，使用过4种在线仿真器，可后来，特别是采用C编写系统程序后，就不再使用它们了。AVR的在线仿真我根本就没有使用过。我不知道，当你设计一个USB系统时，如何使用JTAG方便的进行调试。

   5.JTAG对于芯片生产者、设计者非常有用。其本来的作用就是对芯片内部情况进行测试（采用边界扫描的原理），到是学微电子专业的应该好好了解JTAG的原理和协议。当然，你要设计实现JTAG仿真器和编程器的话，也要研究JTAG。但这都不是初学者所能为的。

   6.国内许多做实验板和仿真器的厂家最反对我的观点。因为他们更多的还要考虑他们的利益，并不会完全的从学习角度出发的。我的实验板在4年前就推荐给几个厂家，懂的人都说好，但明确表示不愿生产。因为太透明了，他们无法赚钱了。这是市场经济！



   最后再次强调，以上是个人观点。再说，板上不留JTAG的口，并不意味者不能使用JTAG。只要做一根简单的转接连线，将连线插入相应的引脚后，同样使用JTAG。如果征求我的意见：不必增加JTAG的座。

dengchongguang

无论是ISP还是JTAG都是10针的插座,只要留一个接口就可以了,你希望它的功能是ISP还是JTAG就只要接到不同的引脚上就可以了.

machao

armok，9楼的建议可以考虑，ISP为确省接法（使用短路片），JTAG使用连接线，这样省掉一个2*5的座了。

armok

这个问题很难兼顾。



让我们比较一下这两种接口的电路图：











除了第十脚的地线是相同外，另外9条线的接法均不一样。所以，如果要共用2*5座，必须使用9只的跳针(或其它类似的方法)。



另外由于JTAG 官方推荐是使用上拉电阻的，作为实验板，应该遵守这一点。更增加了共用2*5 的难度。



所以，我的个人意见是：



1。或者多加一个JTAG座。



2。或者彻底不考虑它。

machao

那就不考虑吧。

armok

OK!

szavrer

我想不出理由不加上JTAG座。



无论马老师怎么看JTAG，怎么觉得它没有用。作为AVR的一个极重要的调试手段，学生应该要掌握的。



否则，毕业出去，连JTAG也不会用!



再者，如果写汇编，没有JTAG 的调试，会很困难。



强烈建议增加独立的JTAG座。

dfgeoff

JTAG口还是要加的。



既然目标是新手，就要考虑他的能力，能让他顺利调试是必须的，尤其是开始，可别指望他能很快的用上串口调试、LED调试、液晶屏调试等等手段。



不过，JTAG模块要能通过跳线和MCU断开。因为设计较熟练后，就很少再使用JTAG了，这时就不需要再占用这几个脚。



而且，这样可以针对熔丝位中的JTAGEN来做一个小例子，让他们对比使用了JTAG功能后，对IO口的占用（就是此时对IO的操作不再正确）。

andy

建议:

    JTAG口还是要增加，因为本实验板是m16/32为主，JTAG ICE亦可自己动手制作(费用才20-30元)，学员不是要投资几百元来购买JTAGICE,学员可认识到JTAG 的调试操作，可查看到AVR单片机内部的每个部分变化参数,有JTAGICE对学员上手学习容易，也可全面掌握AVR技术。

zhangms

不要jtag，消除仿真依赖

dfgeoff

使用JTAG不是对仿真依赖，而是提供一种Debug手段。多一种手段，总比需要的时候没的用要好。

Grant

我看了半天，总结出两个分歧，不加JTAG的，认为，加了会使那些刚学的人缺胳膊少腿什么的，以后出去不知他们如何混（当然还有设计上IO占用的问题，这是小菜）；另一种是要求加的，认为这样不会对初学的人有什么大的影响，觉得反倒对调试，对理解芯片的工作机制有很多的帮助。





我首先要申明我持的是第二种观点。

我的理由：

1、我不觉得如果一个初学者在刚学的时候用惯了仿真器，以后没了仿真器就不会使用MCU。如果真要有那位是这样，我会劝他，干脆不要学单片机这东西啦，不用进入这个行业。为什么，我认为这样的人他缺少思考，缺少自我思维的意思，MCU这个行业，你吹你用过多少多少种类的MCU，并不能体现你的技术实力，记住：彰显实力的是你的思维，是你的创新！所以对于“不要jtag，消除仿真依赖”（to：顽皮老虎，我可不是有意要挑你的刺啊）这样的话，我认为算不上一个理由。





2、现今的嵌入式设备的调试方式有很多种。专用仿真芯片、JTAG、Angle、等等

我不相信有这么牛的人可以完全不用调试就能写好程序的。PC是没有仿真器，但在PC平台上调试你是可以通过其他途径获取调试信息的。事实上板子上提供了ISP编程功能，支持烧片。要调试的时候，可以通过串口反馈调试信息也是一种调试手段，但我不明白为和要缘木求鱼，放着一个先进的JTAG接口不用，还认为会“误导”他人!



实际上我现在工作我身边就有一个专用的仿真器，但我用的也不多，大多时情况我只是用其编程，所需要的调试信息都是通过serial返回的。但我认为加个jtag只是方便使用。



3、对于马老师的提到的现在的学生情况我认同，我出来也没有几年，当年在学校学的记忆深刻，唉!往事不堪回首啊！我是学信息工程的，单片机是我的考试课，可惜教我的老师太烂，这门课我就没听，怎么考过的我不知道，好像是最后一节课画重点画过的。尽管我没有听课，但那时我就知道Keil C，会用C编程，并知道keil提供软件仿真功能。要知道，直到我毕业的时候，我们整个专业都还没有几个人知道keil C，毕业设计就没见几个是用keil C做的。后来大三，我们有门课教“智能仪器”，考查课。我去听了，并且一节课都没有丢过，全部到场。为什么，因为讲课的是一个教授，在MCU这个行业里非常出名，我学的不好，没脸不敢提啊。从他的课里我学会的就是要如何学会自己去思考问题。要知道，我大学四年就没有真正意义上的使用过单片机仿真器。我的毕业设计用的是摩托罗拉的DSP56F805。难道你能说没了仿真器不会调试单片机，没有用过仿真器，不懂单片机吗？我现在用过的好几个型号的MCU，估计很多人都不一定知道。



这里面学生固然有一些错，同样我们的教育制度和我们现在大学教书的老师也有不可推卸的责任。当然，马老师我对你是尊重的，绝无指责之意，仅是就事论事。知道为什么我在大学没有机会用上仿真器吗，因为试验室的老师说，仿真器很贵，怕我们搞坏了。晕！，那学校花那么多钱买仪器干吗？而那是我以及知道有MON51这号东西，可惜学校在的地方太乡下了，在学校试验室买个8031还要我30块，那时我在TI申请的MSP430，美信申请的DS80C390都是免费的。幸好我的毕设是在外面做的，要不，当年真不知道是如何毕的业。当年回去答辩，没几个老师敢问，因为学校就没有老师真正做过DSP，估计怕问错东西，就提了几个简单的不能再简单的问提，唉，到头来还是稀里糊涂过了毕设。









我想这块板的目的是使那些刚学的人懂得如何使用，没有理由认为个JTAG就会是他们丧失动手能力。





最后还是要请马老师来做最后的决定。

dfgeoff

说句题外话：马老师从事教育和研究若干年，经验及其丰富。我感觉，他也是因为学生对专业的一些态度，而有点恨铁不成钢。其实，就我自己如果回到刚入大学，估计也不会选马老师的课（如果在马老师任教的学校上），那不完全是我自己的决定，而是会听师兄们、看社会上的新闻、跟行业的潮流等等等等造成的。这个现象不是一朝一夕产生的，也不用期望一朝一夕能改变。除非整个行业的所有人都能踏踏实实的静下心来做事，才会有好的影响。





我们这块试验板，对象是新手，那么就有个引入门、带进行的任务。我们要在基础的层次种，告诉他足够多的信息和知识。



我们选择的M16芯片有JTAG接口，那就应该留下这个接口，在板子上，JTAG与MCU之间用跳线连接。可以让新手知道，有JTAG仿真调试这样的手段存在，而且JTAG的使用，会占用IO口。



真正好学，会思考，能进步的人，不会离了JTAG就不能用MCU！而相反的人，你即使不让他用JTAG，他还是不会自己做，还是会依赖，依赖例程，依赖别人，依赖老师，依赖朋友。



JTAG只是个工具，用的好就是好，用的不好，也不是JTAG的错！

fsclub

留着JTAG也不增加成本,为什么不留?

马老有点偏激,ATMEL开发AVR的JTAG为的是什么啊?ATMEL会去搞没用的东西给每个片子增加成本吗?

JTAG对高手没有用,对初学者还是很有必要的,我想问阿莫,搞网站活动一的目的是什么?

stonkson

必须留！设计对象本来就是初学者，你让他们用串口调试啊，我敢说串口搞不通的初学者多的是！不要以自己的水平来看待学生，我想这可能也是有的学生不喜欢上马老师的课的一部分原因吧。

   或许是我的水平太低，但是我想说有的东西用串口这种调试方法是很难调试的，比如编译器的bug或者是一些概念型的错误理解，再高清楚之前你绝对想不到是什么问题！有人可能说“编译器的bug？笑话，还是查自己吧！”，但编译器也是人做的程序，bug在所难免，就像我前几天发言说iccAvr对mega16或mega32引导区程序编译一样，一跳转就开始向量搬移，但是他确搬错了寄存器！不信你们自己回去随便找一个boot区代码编译一下再看一下汇编代码。另外以前版本（6.2×吧）的icc在编译mega128的时候也有bug，你定义50k的常量看看，有时候编译出来的程序根本就不能运行，但是你把常量定义增加几个字节或者是减少几个字节又正常了，现在的版本都没有这个问题了，但是也不知道有什么目前还没有遇到的新问题呢。

   即使串口有的东西能调试，自己玩玩还可以提高水平，但是以后工作了呢？按照马老师的教学方式毕业后连单片机提供的这么好的调试资源仿真器都不会用！马老师可能又说，不用仿真器也一样调试，但是总体上仿真器调试效率绝对比串口高！工作上时间就是金钱，晚一个月出产品可能会损失很大的！

peterf

我只支持留有JTAG口，用不用那是另一回事，对初学者还是有用的，虽然本人不用它。

xrb3115

既然不常用，JTAG和ISP完全可以做成单独的排针，占用的地方很小

bany

刀可以用来切菜，也可以用来杀人。如果刀成了凶器，那么不幸的是刀。



建议保留。



我也是从仿真机过来的。那会刚接触MCU，如果没仿真机，恐怕我也坚持不到今天。也确实我现在已经两年多不用那东西了。代码错误也月来越少了。但是如果没有当初用仿真机的那段岁月，恐怕我也没机会写什么程序了。



对于初学者，先要知其然，后要知其所以然。



其实，学的如何，最终是要看工作中用的如何。用仿真机确实可以极大的提高开发效率（别提高手，别举特例，那不具有普遍意义。何力民教授不用仿真机也比许多用的人写的快，写的好，可是我雇不到他，我只能雇到那些仿真机都用不利索的人。），为什么不用呢？现实是功利的。不管是什么手段，只看结果。过程没有意义。



就比如说，走路可以锻炼身体，但是不能因为这就把交通工具给否定吧。



其实一个接口的留与不留，本没有必要讨论的这么激烈的。

不留，有韧尽肯钻研的人依然会学好，留了，那些怕吃苦不动脑的人也不会高明到那里去。留与不留的讨论已经超出了留与不留的范畴了。



阿莫，该封帖了。

boy123

本来我也想用JTAG的仿真调试M128的,但是我的那个项目用到了8路AD,JTAG占用了AD,只能用bootloader功能来下载.



觉得自己花点时间做一个bootloader加PC端软件,也值得.速度比JTAG和ISP都快.一下载下去就可以运行.下载程序或调试串口无需插拨...同用一个口.

bucker

留住JTAG肯定理大于弊

maleijie

以后我也常来看看

zhiyunpeixun

哈哈 说点偏激的话！
  如果编译器有bug不知道各位有没有那么大的本事，很快搞定！
哈哈

yuxin51

担心编译器有BUG？那就去看它编译后产生的汇编代码吧！看过之后你就会发现，所谓的BUG通常只是因为你对编译器的特性不了解，或者对C语言的规则不够了解。

albert_w

留着挺好的,我个人有点强迫症,有了JTAG啊,debug wire啊什么的特别有安全感.虽然不一定用.

也不能说有了printf就要消灭GDB嘛. PC上写底层驱动,貌似用串口连接到host上去调试会很方便--当然不是printf.

xgl_1982

我是菜鸟，今天在论坛查找JTAG调试失败的原因，很多地方指向本贴。原来马老师几年前就讲明白了。
后悔没早点看到，白忙活了半天原来是JTAG口的复用问题。
万能的坛子啊，受教了。

chenyaran031

收藏

fnsheng

马老师您好，初次接触AVR系列单片机，看我帖子后有些问题还是不明白：是不是所有设计都不需要硬件仿真器？在我自己的一些设计中我觉得少了硬件仿真器还真不行，在程序调试的时候会遇到很多困难。

四轴飞行器

好帖子  不错 最近在用avr

machao

fnsheng 发表于 2013-10-15 11:42
马老师您好，初次接触AVR系列单片机，看我帖子后有些问题还是不明白：是不是所有设计都不需要硬件仿真器？ ...

哈，05年的帖子也被挖了出来。好在那时设计的教学实验板上最后还是予留了JTAG口。

至于“是不是所有设计都不需要硬件仿真器”，偶可给不出绝对的回答，只是我近10几年每用过，也可能我都是设计的小儿科的玩意，太简单了。

”在我自己的一些设计中我觉得少了硬件仿真器还真不行，在程序调试的时候会遇到很多困难“，能具体举出1-2个例子吗？

fnsheng

machao 发表于 2013-11-20 01:17
哈，05年的帖子也被挖了出来。好在那时设计的教学实验板上最后还是予留了JTAG口。

至于“是不是所有设计 ...

我觉得在程序调试时如果有中断，没有仿真器真不方便，甚至无从下手。

zhxzhx

马老师,PC本身就是一个仿真器,你去了解一下破解,看看SOFTICE等软件.

lcmdw

mark

戒魔

AVR的JATG与ARM的JATG一样的吗？怎么都同样叫JATG呢？