簡介

通常在嵌入式應(yīng)用中，微控制器的每個(gè)端口引腳對于實(shí)際應(yīng)用來說都是必需的，沒有多余的引腳。然而，開發(fā)人員可采用其他方法來解決這個(gè)問題。大部分MAXQ微控制器可重寫內(nèi)部程序存儲器(如閃存或EEPROM)，支持標(biāo)準(zhǔn)JTAG/TAP接口(也稱為調(diào)試端口)。外部主機(jī)可利用該接口執(zhí)行在線調(diào)試或在線編程(引導(dǎo)裝載)功能。該接口中的所有引腳通?？蓮?fù)用為標(biāo)準(zhǔn)GPIO端口引腳功能，從而使這些引腳在開發(fā)階段結(jié)束之后仍然可以被使用。本應(yīng)用筆記闡述了在常規(guī)應(yīng)用中如何復(fù)用這些引腳。同時(shí)，本應(yīng)用筆記還指出了在復(fù)用這些引腳時(shí)需要考慮的事項(xiàng)。

應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)階段

在開發(fā)階段，JTAG兼容調(diào)試端口可提供許多有用功能。首先，調(diào)試端口允許應(yīng)用系統(tǒng)在外部主機(jī)控制下對其加載(使用開發(fā)環(huán)境如MAX-IDE、 Rowley CrossWorks或IAR Embedded Workbeach?)?？梢愿鶕?jù)以后的測試需求對應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行測試、修改和快速加載。其次，調(diào)試端口允許執(zhí)行MAXQ架構(gòu)的在線調(diào)試功能，這些調(diào)試功能包括寄存器的讀寫操作、指令的單步調(diào)試，并可查看程序、數(shù)據(jù)、堆棧存儲器。引導(dǎo)裝載和在線調(diào)試功能會對應(yīng)用系統(tǒng)所能使用的存儲器資源產(chǎn)生一些微小的影響。因?yàn)樵诰€調(diào)試功能完全由MAXQ硬件和公用程序ROM實(shí)現(xiàn)。

在完成了應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)測試后，不再需要使用在線調(diào)試功能。此外，在大批量生產(chǎn)中，可重新編程的MAXQ器件將被掩模ROM器件替代，不再需要在線編程功能。這就意味著應(yīng)用系統(tǒng)不再使用調(diào)試端口，此時(shí)調(diào)試端口可廢棄不用也可有效地對其再利用。當(dāng)MAXQ器件的GPIO端口引腳數(shù)不夠使用時(shí)，若把專門用于JTAG調(diào)試的端口引腳重新利用起來，并且讓常規(guī)應(yīng)用系統(tǒng)使用這些引腳，將會起到意想不到的作用。

調(diào)試端口引腳的重復(fù)使用

實(shí)現(xiàn)JTAG兼容調(diào)試端口的連接用到下面4個(gè)引腳：

TCK：測試時(shí)鐘—MAXQ輸入

TMS：測試模式選擇—MAXQ輸入

TDO：測試數(shù)據(jù)輸出—MAXQ輸出

TDI：測試數(shù)據(jù)輸入—MAXQ輸入

這4個(gè)引腳可以典型地復(fù)用為4個(gè)GPIO端口;具體復(fù)用引腳隨MAXQ器件的不同而不同。在復(fù)位或上電復(fù)位(POR)狀態(tài)后，調(diào)試端口默認(rèn)為使能狀態(tài)，常規(guī)應(yīng)用系統(tǒng)不能使用這些端口引腳。為了屏蔽調(diào)試端口功能使端口引腳能夠用于常規(guī)目的，必須把系統(tǒng)控制寄存器的TAP位(SC.7)清零。然后按正常方式通過PD、PO和PI寄存器控制這些端口引腳。

硬件設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

若在系統(tǒng)開發(fā)階段和批量生產(chǎn)階段使用同一套硬件，不論調(diào)試接口的端口作為GPIO還是JTAG/TAP使用，都必須使硬件能夠正常運(yùn)行。例如：當(dāng)這些引腳用于JTAG/TAP時(shí)，任何與這些引腳相連的外部器件都必須釋放這些引腳，使其處于三態(tài)模式，以保證主機(jī)與MAXQ這些引腳之間的正確驅(qū)動。此外，在線調(diào)試或引導(dǎo)加載過程中，連接到這些引腳的器件不能受主機(jī)和MAXQ在這些引腳上的任何驅(qū)動信號的影響。這一點(diǎn)特別需要注意，因?yàn)閷@些信號的響應(yīng)有可能造成器件損壞。

舉一個(gè)例子，假設(shè)端口中的一個(gè)引腳既被用于接收TCK信號(當(dāng)被用于JTAG/TAP模式時(shí))又被用于控制繼電器(在GPIO模式時(shí))。當(dāng)用 JTAG接口調(diào)試器件時(shí)，由于TCK信號的快速翻轉(zhuǎn)將導(dǎo)致繼電器的接通和斷開，可能導(dǎo)致連接到繼電器的外部設(shè)備損壞。為了防止這種情況發(fā)生，在器件將要引導(dǎo)加載或進(jìn)行在線調(diào)試時(shí)，所有通過JTAG/TAP接口與這些引腳相連的外部器件都必須被禁用。

軟件設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

禁用JTAG接口的操作非常簡單，任何時(shí)候只要把TAP (SC.7)位清零，系統(tǒng)將立即使用這些端口引腳。為了把應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)置在適當(dāng)模式，系統(tǒng)開發(fā)人員傾向于在應(yīng)用程序代碼的開始就把TAP位清零。然而，這么早就把TAP位清零會引起應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)中出現(xiàn)一些問題。

如果應(yīng)用系統(tǒng)中采用掩模ROM MAXQ器件(這種器件不能被重新編程)，那么在應(yīng)用程序的起始位置對TAP清零就不合理。這種情況下，由于程序代碼已經(jīng)燒入器件且不能更改，將無法使用引導(dǎo)加載和在線調(diào)試功能。

然而，對采用可重新編程的MAXQ器件的應(yīng)用系統(tǒng)來說，其應(yīng)用軟件應(yīng)該總是在TAP位清零和禁用JTAG接口之前提供幾秒鐘的延時(shí)。如果緊隨復(fù)位操作之后馬上對TAP位清零，在試圖重新加載或調(diào)試應(yīng)用程序的時(shí)候可能會順序發(fā)生以下事件：

主機(jī)驅(qū)動一個(gè)低電平/RESET信號，從而使MAXQ處于復(fù)位狀態(tài)。

主機(jī)釋放/RESET復(fù)位信號。

MAXQ脫離復(fù)位狀態(tài)并開始運(yùn)行程序代碼，因此JTAG接口立即被禁用。

主機(jī)試圖通過JTAG接口與器件通信，但通信已經(jīng)無法進(jìn)行。

這個(gè)過程與應(yīng)用系統(tǒng)在復(fù)位之后馬上進(jìn)入關(guān)機(jī)狀態(tài)或低功耗關(guān)斷模式類似。對于可以禁用/RESET引腳的器件，如MAXQ3210 /MAXQ3212微控制器，這個(gè)問題更加嚴(yán)重。這種情況下，實(shí)際的復(fù)位操作取決于主機(jī)觸發(fā)的順序，還取決于器件是僅通過/RESET引腳還是通過上電、斷電過程復(fù)位的。

為了避免上述軟件問題，任何禁用/TAP調(diào)試端口或/RESET引腳的應(yīng)用系統(tǒng)在啟動時(shí)都應(yīng)該在關(guān)閉調(diào)試引擎之前提供幾秒鐘的延時(shí)。這個(gè)時(shí)間延遲可以使外部主機(jī)在JTAG接口被禁用之前通過它對MAXQ進(jìn)行控制。另一種方法是：應(yīng)用系統(tǒng)可通過檢查別的端口引腳(由跳線器或按鈕控制)上的輸入電平來確定JTAG端口使能還是禁用。

結(jié)論

MAXQ微控制器的TAP (SC.7)位提供了JTAG接口的復(fù)用功能。只要遵循某些硬件和軟件設(shè)計(jì)的注意事項(xiàng)，JTAG接口的4個(gè)引腳就可用于調(diào)試/引導(dǎo)加載，或當(dāng)作通用I/O 使用。對于引腳數(shù)目受限的系統(tǒng)來說，這些引腳的復(fù)用可提供額外的資源。而當(dāng)采用MAXQ器件開發(fā)應(yīng)用系統(tǒng)時(shí)，這些引腳的復(fù)用也會提高系統(tǒng)的靈活性。