在當(dāng)今電子科技飛速發(fā)展的時(shí)代， MCU 芯片成為眾多企業(yè)追求技術(shù)突破與創(chuàng)新的關(guān)鍵領(lǐng)域。而芯片的調(diào)試過程則是確保其性能與可靠性的重要環(huán)節(jié)。本文以國(guó)科安芯自研 AS32A601為例，旨在詳細(xì)記錄基于 RISC-V 架構(gòu)的 MCU 芯片JTAG 調(diào)試過程及操作，為后續(xù)類似調(diào)試工作提供詳實(shí)參考的依據(jù)，助力研發(fā)團(tuán)隊(duì)高效推進(jìn)芯片研發(fā)進(jìn)程。

RISC-V 架構(gòu)以其開源、模塊化等優(yōu)勢(shì)在 MCU 芯片領(lǐng)域嶄露頭角。JTAG（Joint Test Action Group）調(diào)試技術(shù)作為芯片調(diào)試的主流手段之一，為我們深入芯片內(nèi)部、精準(zhǔn)定位問題提供了有力支持。

我們將深入記錄 MCU 芯片AS32A601在 JTAG 調(diào)試過程中的具體操作步驟。從硬件連接的細(xì)節(jié)，包括如何正確設(shè)置 JTAG 接口與仿真器的連接，確保信號(hào)傳輸?shù)姆€(wěn)定與準(zhǔn)確；到軟件調(diào)試工具的配置與使用技巧，如調(diào)試環(huán)境的搭建、調(diào)試指令的編寫與執(zhí)行等，都將一一呈現(xiàn)。同時(shí)，針對(duì)調(diào)試過程中可能遇到的常見問題，如通信故障、數(shù)據(jù)讀取錯(cuò)誤等，也會(huì)詳細(xì)分析原因并提供相應(yīng)的解決方法。

通過這份詳盡的記錄，我們期望為后續(xù)的芯片研發(fā)與調(diào)試工作積累寶貴經(jīng)驗(yàn)，幫助研發(fā)團(tuán)隊(duì)更加高效、精準(zhǔn)地完成自研 MCU 芯片的開發(fā)與優(yōu)化任務(wù)。這不僅有助于提升芯片產(chǎn)品的質(zhì)量和性能，也對(duì)推動(dòng)整個(gè)團(tuán)隊(duì)在 RISC-V 架構(gòu)領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)步具有重要意義，為未來在復(fù)雜芯片設(shè)計(jì)與調(diào)試領(lǐng)域的深入探索奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

JTAG簡(jiǎn)介

接口

TCK 應(yīng)接下拉電阻，按照 IEEE 1149.1 的要求，被測(cè)芯片在 TCK 保持低電平的情況下將保持原有的狀態(tài)，所以 TCK 應(yīng)該拉低，確保在沒有接仿真器時(shí) TCK 是低電平狀態(tài)。

TMS 應(yīng)接上拉電阻，根據(jù) TAP 狀態(tài)機(jī)，任意狀態(tài)下，只要 TMS 保持高電平 5 個(gè)時(shí)鐘，那么就會(huì)進(jìn)入復(fù)位狀態(tài)，所以 TMS 拉高是安全的。

TAP狀態(tài)機(jī)

所有JTAG操作的源頭都是由一個(gè)具有16個(gè)狀態(tài)的同步狀態(tài)機(jī)控制。該控制器使用TCK作為時(shí)鐘，使用TMS作為輸入。如果需要復(fù)位時(shí)使用TRSTN。狀態(tài)的跳轉(zhuǎn)是由TMS輸入1或0決定。 JTAG的TAP狀態(tài)機(jī)

狀態(tài)機(jī)介紹： 寄存器可以分為兩大類，數(shù)據(jù)寄存器和指令寄存器。 標(biāo)識(shí)有DR的這些狀態(tài)是用來訪問數(shù)據(jù)寄存器的，標(biāo)識(shí)有IR的這些狀態(tài)是用來訪問指令寄存器的。

常用的狀態(tài)說明如下所示：

• Test-Logic-Select(TLS)：系統(tǒng)上電后，TAP Controller 自動(dòng)進(jìn)入該狀態(tài)。在該狀態(tài)下，測(cè)試部分的邏輯電路全部被禁用，以保證芯片核心邏輯電路的正常工作。通過 TRST 信號(hào)也可以對(duì)測(cè)試邏輯電路進(jìn)行復(fù)位，使得 TAP Controller 進(jìn)入 Test-Logic Reset 狀態(tài)。TRST 是可選的一個(gè)信號(hào)接口，這是因?yàn)樵?TMS 上連續(xù)加 5 個(gè) TCK 脈沖寬度的“1”信號(hào)也可以對(duì)測(cè)試邏輯電路進(jìn)行復(fù)位，使得 TAP Controller 進(jìn)入 Test-Logic Reset 狀態(tài)。所以，在不提供 TRST信號(hào)的情況下，也不會(huì)產(chǎn)生影響。在該狀態(tài)下，如果 TMS 一直保持為“1”，TAP Controller將保持在 Test-Logic Reset 狀態(tài)下；如果 TMS 由“1”變?yōu)椤?”（在 TCK 的上升沿觸發(fā)）， 將使 TAP Controller 進(jìn)入 Run-Test/Idle 狀態(tài)。
• Run-Test/Idle：這個(gè)是 TAP Controller 在不同操作間的一個(gè)中間狀態(tài)。這個(gè)狀態(tài)下的動(dòng)作取決于當(dāng)前指令寄存器中的指令。有些指令會(huì)在該狀態(tài)下執(zhí)行一定的操作，而有些指令在該狀態(tài)下不需要執(zhí)行任何操作。在該狀態(tài)下，如果 TMS 一直保持為“0”，TAP Controller 將一直保持在 Run-Test/Idle 狀態(tài)下；如果 TMS 由“0”變?yōu)椤?”（在 TCK 的上升沿觸發(fā)），將使 TAPController 進(jìn)入 Select-DR-Scan 狀態(tài)。
• Select-DR-Scan：這是一個(gè)臨時(shí)的中間狀態(tài)。如果 TMS 為“0” （在 TCK 的上升沿觸發(fā)），TAP Controller進(jìn)入 Capture-DR 狀態(tài)，后續(xù)的系列動(dòng)作都將以數(shù)據(jù)寄存器作為操作對(duì)象；如果 TMS 為“1” （在 TCK 的上升沿觸發(fā)），TAP Controller 進(jìn)入 Select-IR-Scan 狀態(tài)。
• Capture-DR：當(dāng) TAP Controller 在這個(gè)狀態(tài)中，且當(dāng)前指令是SAMPLE/PRELOAD指令，那么邊界掃描寄存器BSR在TCK信號(hào)的上升沿捕 獲輸入管腳的數(shù)據(jù)。如果此時(shí)不是SAMPLE/PRELOAD指令，那么BSR保持它們先前的值，另外BSR的值被放入連接在TDI和TDO管腳之間的移 位寄存器中。如果 TMS 為“0” （在 TCK 的上升沿觸發(fā)），TAP Controller 進(jìn)入 Shift-DR 狀態(tài)；如果 TMS 為“1” （在 TCK 的上升沿觸發(fā)），TAPController 進(jìn)入 Exit1-DR 狀態(tài)。
• Shift-DR：在這個(gè)狀態(tài)中，由 TCK 驅(qū)動(dòng)，每一個(gè)時(shí)鐘周期，被連接在 TDI 和 TDO 之間的數(shù)據(jù)寄存器將從 TDI 接收一位數(shù)據(jù)，同時(shí)通過 TDO 輸出一位數(shù)據(jù)。如果 TMS 為“0” （在 TCK的上升沿觸發(fā)），TAP Controller 保持在 Shift-DR 狀態(tài)； 如果 TMS 為“1” （在 TCK 的上升沿觸發(fā)），TAP Controller 進(jìn)入到 Exit1-DR 狀態(tài)。假設(shè)當(dāng)前的數(shù)據(jù)寄存器的長(zhǎng)度為 4。如果 TMS 保持為 0，那在 4 個(gè) TCK 時(shí)鐘周期后，該數(shù)據(jù)寄存器中原來的 4 位數(shù)據(jù)（一般是在 Capture-DR 狀態(tài)中捕獲的數(shù)據(jù)）將從 TDO 輸出來；同時(shí)該數(shù)據(jù)寄存器中的每個(gè)寄存器單元中將分別獲得從 TDI 輸入的 4 位新數(shù)據(jù)。
• Exit1-DR：Exit1-DR是TAP控制器的一個(gè)臨時(shí)狀態(tài)，如果TMS信號(hào)在下一個(gè)TCK上升沿處于高電平，TAP進(jìn)入U(xiǎn)pdate-DR狀態(tài)；如果TMS信號(hào)在下一個(gè)TCK上升沿處于低電平，則TAP進(jìn)入Pause-DR狀態(tài)。處于Exit1-DR狀態(tài)時(shí)，指令不會(huì)被改變。
• Pause-DR： Pause-DR狀態(tài)允許TAP控制器暫時(shí)停止TDI-移位寄存器-TDO串行通道的移位操作。處于Pause-DR狀態(tài)時(shí)，指令不會(huì)被改變。如果TMS信號(hào)在下一個(gè)TCK上升沿處于高電平，TAP進(jìn)入Exit2-DR狀態(tài)；如果TMS信號(hào)處于低電平，則TAP一直保持暫停狀態(tài)。
• Exit2-DR：Exit2-DR也是TAP控制器的臨時(shí)狀態(tài)，如果TMS信號(hào)在下一個(gè)TCK上升沿處于高電平，TAP進(jìn)入U(xiǎn)pdate-DR狀態(tài)，結(jié)束掃描操作；如果TMS信號(hào)在下一個(gè)TCK上升沿處于低電平，則TAP重新進(jìn)入Shift-DR狀態(tài)。處于Exit2-D狀態(tài)時(shí)，指令不會(huì)被改變。
• Update-DR：在 Update-DR 狀態(tài)下，由 TCK 上升沿驅(qū)動(dòng)，數(shù)據(jù)寄存器當(dāng)中的數(shù)據(jù)將被加載到相應(yīng)的芯片管腳上去，用以驅(qū)動(dòng)芯片。在該狀態(tài)下，如果 TMS 為“0”，TAP Controller 將回到Run-Test/Idle 狀態(tài)；如果 TMS 為“1”，TAP Controller 將進(jìn)入 Select-DR-Scan 狀態(tài)。
• Select-IR-Scan：這是一個(gè)臨時(shí)的中間狀態(tài)。如果 TMS 為“0” （在 TCK 的上升沿觸發(fā)），TAP Controller進(jìn)入 Capture-IR 狀態(tài)，后續(xù)的系列動(dòng)作都將以指令寄存器作為操作對(duì)象；如果 TMS 為“1” （在 TCK 的上升沿觸發(fā)），TAP Controller 進(jìn)入 Test-Logic Reset 狀態(tài)。
• Capture-IR：當(dāng) TAP Controller 在這個(gè)狀態(tài)中，在 TCK 的上升沿，一個(gè)特定的邏輯序列將被裝載到指令寄存器中去。如果 TMS 為“0” （在 TCK 的上升沿觸發(fā)），TAP Controller 進(jìn)入 Shift-IR狀態(tài)；如果 TMS 為“1” （在 TCK 的上升沿觸發(fā)），TAP Controller 進(jìn)入 Exit1-IR 狀態(tài)。
• Shift-IR：在這個(gè)狀態(tài)中，由 TCK 驅(qū)動(dòng)，每一個(gè)時(shí)鐘周期，被連接在 TDI 和 TDO 之間的指令寄存器將從 TDI 接收一位數(shù)據(jù)，同時(shí)通過 TDO 輸出一位數(shù)據(jù)。如果 TMS 為“0” （在 TCK的上升沿觸發(fā)），TAP Controller 保持在 Shift-IR 狀態(tài)； 如果 TMS 為“1” （在 TCK 的上升沿觸發(fā)），TAP Controller 進(jìn)入到 Exit1-IR 狀態(tài)。假設(shè)指令寄存器的長(zhǎng)度為 4。如果TMS 保持為 0，那在 4 個(gè) TCK 時(shí)鐘周期后，指令寄存器中原來的 4bit 長(zhǎng)的特定邏輯序列（在 Capture-IR 狀態(tài)中捕獲的特定邏輯序列）將從 TDO 輸出來，該特定的邏輯序列可以用來判斷操作是否正確；同時(shí)指令寄存器將獲得從 TDI 輸入的一個(gè) 4bit 長(zhǎng)的新指令。
• Exit1-IR：Exit1-IR是TAP控制器的一個(gè)臨時(shí)狀態(tài)，如果TMS信號(hào)在下一個(gè)TCK上升沿處于高電平，TAP進(jìn)入U(xiǎn)pdate-IR狀態(tài)；如果TMS信號(hào)在下一個(gè)TCK上升沿處于低電平，則TAP進(jìn)入Pause-IR狀態(tài)。處于Exit1-IR狀態(tài)時(shí)，指令不會(huì)被改變。
• Pause-IR：Pause-IR狀態(tài)允許TAP控制器暫時(shí)停止TDI-移位寄存器-TDO串行通道的移位操作。處于Pause-IR狀態(tài)時(shí)，指令不會(huì)被改變。如果TMS信號(hào)在下一個(gè)TCK上升沿處于高電平，TAP進(jìn)入Exit2-IR狀態(tài)；如果TMS信號(hào)處于低電平，則TAP一直處于暫停狀態(tài)。
• Exit2-IR：Exit2-IR也是TAP控制器的臨時(shí)狀態(tài)，如果TMS信號(hào)在下一個(gè)TCK上升沿處于高電平，TAP進(jìn)入U(xiǎn)pdate-IR狀態(tài)，結(jié)束掃描操作；如果TMS信號(hào)在下一個(gè)TCK上升沿處于低電平，則TAP重新進(jìn)入Shift-IR狀態(tài)。處于Exit2-D狀態(tài)時(shí)，指令不會(huì)被改變。
• Update-IR：在這個(gè)狀態(tài)中，在 Shift-IR 狀態(tài)下輸入的新指令將被用來更新指令寄存器。

JTAG訪問的一般過程：

• 系統(tǒng)上電，TAP Controller 進(jìn)入 Test-Logic Reset 狀態(tài)，然后依次進(jìn)入：Run-Test/Idle → Select-DR-Scan → Select-IR-Scan →Capture-IR →Shift-IR →Exit1-IR→Update-IR，最后回到 Run-Test/Idle 狀態(tài)。在 Capture-IR 狀態(tài)中，一個(gè)特定的邏輯序列被加載到指令寄存器當(dāng)中；然后進(jìn)入到 Shift-IR 狀態(tài)。在 Shift-IR 狀態(tài)下，通過 TCK 的驅(qū)動(dòng)，可以將一條特定的指令送到指令寄存器當(dāng)中去。每條指令都將確定一條相關(guān)的數(shù)據(jù)寄存器。然后從 Shift-IR →Exit1-IR → Update-IR。在 Update-IR 狀態(tài)，剛才輸入到指令寄存器中的指令將用來更新指令寄存器。最后，進(jìn)入到 Run-Test/Idle 狀態(tài)，指令生效，完成對(duì)指令寄存器的訪問。
• 當(dāng)前可以訪問的數(shù)據(jù)寄存器由指令寄存器中的當(dāng)前指令決定。要訪問由剛才的指令選定的數(shù)據(jù)寄存器，需要以 Run-Test/Idle 為起點(diǎn)，依次進(jìn)入 Select-DR-Scan →Capture-DR →Shift-DR →Exit1-DR →Update-DR，最后回到 Run-Test/Idle 狀態(tài)。在這個(gè)過程當(dāng)中，被當(dāng)前指令選定的數(shù)據(jù)寄存器會(huì)被連接在 TDI 和 TDO 之間。通過TDI 和 TDO，就可以將新的數(shù)據(jù)加載到數(shù)據(jù)寄存器當(dāng)中去，同時(shí)，也可以捕獲數(shù)據(jù)寄存器中的數(shù)據(jù)。具體過程如下。在 Capture-DR 狀態(tài)中，由 TCK 的驅(qū)動(dòng)，芯片管腳上的輸出信號(hào)會(huì)被“捕獲”到相應(yīng)的邊界掃描寄存器單元中去。這樣，當(dāng)前的數(shù)據(jù)寄存器當(dāng)中就記錄了芯片相應(yīng)管腳上的輸出信號(hào)。接下來從 Capture-DR 進(jìn)入到Shift-DR 狀態(tài)中去。在 Shift-DR 狀態(tài)中，由 TCK 驅(qū)動(dòng)，在每一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)，一位新的數(shù)據(jù)可以通過 TDI 串行輸入到數(shù)據(jù)寄存器當(dāng)中去，同時(shí)，數(shù)據(jù)寄存器可以通過TDO 串行輸出一位先前捕獲的數(shù)據(jù)。在經(jīng)過與數(shù)據(jù)寄存器長(zhǎng)度相同的時(shí)鐘周期后，就可以完成新信號(hào)的輸入和捕獲數(shù)據(jù)的輸出。接下來通過 Exit1-DR 狀態(tài)進(jìn)入到Update-DR 狀態(tài)。在 Update-DR 狀態(tài)中，數(shù)據(jù)寄存器中的新數(shù)據(jù)被加載到與數(shù)據(jù)寄存器的每個(gè)寄存器單元相連的芯片管腳上去。最后，回到 Run-Test/Idle 狀態(tài)，完成對(duì)數(shù)據(jù)寄存器的訪問。

debug寄存器

目前RISC-V的官方調(diào)試上位機(jī)是openocd，調(diào)試工具可以是JLink或者CMSIS-DAP，RISCV調(diào)試框架如圖所示。 RISC-V調(diào)試系統(tǒng)框架

DTM模塊

作為DTM使用的JTAG tap必須具有至少5位的IR。當(dāng)TAP時(shí)，IR必須默認(rèn)為00001，選擇IDCODE指令。DTM模塊的寄存器定義如圖所示。 DTM寄存器

IDCODE寄存器(0x01)

當(dāng)TAP狀態(tài)機(jī)復(fù)位時(shí)，IR寄存器的值默認(rèn)為0x01，即選擇的是IDCODE寄存器。IDCODE寄存器的每一位含義如圖5所示。IDCODE是只讀寄存器。 IDCODE寄存器

Version：只讀，版本號(hào)，可為任意值。 PartNumber：只讀，可為任意值。 Manufld：只讀，廠商號(hào)，遵循JEP106標(biāo)準(zhǔn)分配，實(shí)際中可為任意值，只要不與已分配的廠商號(hào)沖突即可。

DTM控制和狀態(tài)寄存器(dtmcs，0x10)

dtmcs寄存器

dmihardreset：DTM模塊硬復(fù)位，寫1有效。 dmireset：清除出錯(cuò)，寫1有效。 idle：只讀，JTAG 主機(jī)在Run-Test-Idle狀態(tài)停留的時(shí)鐘周期數(shù)，0表示不需要進(jìn)入Run-Test-Idle狀態(tài)，1表示進(jìn)入 Run-Test-Idle狀態(tài)后可以馬上進(jìn)入下一個(gè)狀態(tài)，以此類推。 dmistat：只讀，上一次操作的狀態(tài)。0表示無出錯(cuò)，1或者2表示操作出錯(cuò)，3表示操作還未完成。 abits：只讀，dmi寄存器中address域的大小(位數(shù))。 version：只讀，實(shí)現(xiàn)所對(duì)應(yīng)的spec版本，0表示0.11版本，1表示0.13版本。

DM模塊接口訪問寄存器(dmi，0x11)

dmi寄存器

address：可讀可寫，DM寄存器的長(zhǎng)度(位數(shù))。 data：可讀可寫，往DM寄存器讀、寫的數(shù)據(jù)，固定為32位。 op：可讀可寫，讀或者寫這個(gè)域時(shí)有不同的含義。當(dāng)寫這個(gè)域時(shí)，寫0表示忽略address和data的值，相當(dāng)于nop操作；寫1表示從address指定的寄存器讀數(shù)據(jù)；寫2表示把data的數(shù)據(jù)寫到address指定的寄存器。寫3為保留值。當(dāng)讀這個(gè)域時(shí)，0表示上一個(gè)操作正確完成；1為保留值；2表示上一個(gè)操作失敗，這個(gè)狀態(tài)是會(huì)被記住的，因此需要往dtmcs寄存器的dmireset域?qū)?才能清除這個(gè)狀態(tài)。3表示上一個(gè)操作還未完成。

在Update-DR狀態(tài)時(shí)，DTM開始執(zhí)行op指定的操作。在Capture-DR狀態(tài)時(shí)，DTM更新data域。

BYPASS寄存器(0x1f)

只讀，長(zhǎng)度為1，值固定為0。

DM模塊

DM模塊的寄存器都為32位，定義如圖所示（只描述主要寄存器）。

data0寄存器(0x04)

此寄存器是用于abstract command的數(shù)據(jù)寄存器，長(zhǎng)度為32位，可讀可寫。

dmcontrol寄存器(0x10)

dmcontrol寄存器

haltreq：只寫，寫1表示halt(暫停)當(dāng)前hart(hart表示CPU核，存在多核的情況)。 resumereq：只能寫1，寫1表示resume(恢復(fù))當(dāng)前hart，即go。 hartreset：可讀可寫，寫1表示復(fù)位DM模塊，寫0表示撤銷復(fù)位，這是一個(gè)可選的位。 ackhavereset：只能寫1，寫1表示清除當(dāng)前hart的havereset狀態(tài)。 hasel：可讀可寫，0表示當(dāng)前只有一個(gè)已經(jīng)被選擇了的hart，1表示當(dāng)前可能有多個(gè)已經(jīng)被選擇了的hart。 hartsello：可讀可寫，當(dāng)前選擇的hart的低10位。1位表示一個(gè)hart。 hartselhi：可讀可寫，當(dāng)前選擇的hart的高10位。1位表示一個(gè)hart。如果只有一個(gè)hart，那么hasel的值為0， hartsello的值為1，hartselhi的值為0。 setresethaltreq：只能寫1，寫1表示當(dāng)前選擇的hart復(fù)位后處于harted狀態(tài)。 clrresethaltreq：只能寫1，寫1表示清除setresethaltreq的值。 ndmreset：可讀可寫，寫1表示復(fù)位整個(gè)系統(tǒng)，寫0表示撤銷復(fù)位。 dmactive：可讀可寫，寫0表示復(fù)位DM模塊，寫1表示讓DM模塊正常工作。正常調(diào)試時(shí)，此位必須為1。

dmstatus寄存器(0x11)

dmstatus寄存器

impebreak：1表示執(zhí)行完progbuf的指令后自動(dòng)插入一條ebreak指令，這樣就可以節(jié)省一個(gè)progbuf。當(dāng)progbufsize的 值為1時(shí)，此值必須為1。 allhavereset：1表示當(dāng)前選擇的hart已經(jīng)復(fù)位。 anyhavereset：1表示當(dāng)前選擇的hart至少有一個(gè)已經(jīng)復(fù)位。 allresumeack：1表示當(dāng)前選擇的所有hart已經(jīng)應(yīng)答上一次的resume請(qǐng)求。 anyresumeack：1表示當(dāng)前選擇的hart至少有一個(gè)已經(jīng)應(yīng)答上一次的resume請(qǐng)求。 allnonexistent：1表示當(dāng)前選擇的hart不存在于當(dāng)前平臺(tái)。 anynonexistent：1表示至少有一個(gè)選擇了的hart不存在于當(dāng)前平臺(tái)。 allunavail：1表示當(dāng)前選擇的hart都不可用。 anyunavail：1表示至少有一個(gè)選擇了的hart不可用。 allrunning：1表示當(dāng)前選擇的hart都處于running狀態(tài)。 anyrunning：1表示至少有一個(gè)選擇了的hart處于running狀態(tài)。 allhalted：1表示當(dāng)前選擇的hart都處于halted狀態(tài)。 anyhalted：1表示至少有一個(gè)選擇了的hart處于halted狀態(tài)。 authenticated：0表示使用DM模塊之前需要進(jìn)行認(rèn)證，1表示已經(jīng)通過認(rèn)證。 authbusy：0表示可以進(jìn)行正常的認(rèn)證，1表示認(rèn)證處于忙狀態(tài)。 hasresethaltreq：1表示DM模塊支持復(fù)位后處于halted狀態(tài)，0表示不支持。 confstrptrvalid：1表示confstrptr0~3寄存器保存了配置字符串的地址。 version：0表示DM模塊不存在，1表示DM模塊的版本為0.11，2表示DM模塊的版本為0.13。

abstractcs寄存器(0x16)

abstractcs寄存器

progbufsize：只讀，program buffer的個(gè)數(shù)，取值范圍為0~16，每一個(gè)的大小為32位。 busy：只讀，1表示abstract命令正在執(zhí)行，當(dāng)寫command寄存器后該位應(yīng)該馬上被置位直到命令執(zhí)行完成。 cmderr：可讀、只能寫1，cmderr的值僅當(dāng)busy位為0時(shí)有效。0表示無錯(cuò)誤，1表示正在操作command、abstractcs、 data或者progbuf寄存器，2表示不支持當(dāng)前命令，3表示執(zhí)行命令時(shí)出現(xiàn)異常，4表示由于當(dāng)前hart不可用，或者不是處 于halted/running狀態(tài)而不能被執(zhí)行，5表示由于總線出錯(cuò)(對(duì)齊、訪問大小、超時(shí))導(dǎo)致的錯(cuò)誤，7表示其他錯(cuò)誤。寫1清 零cmderr。 datacount：只讀，所實(shí)現(xiàn)的data寄存器的個(gè)數(shù)。

command寄存器(0x17)

當(dāng)寫這個(gè)寄存器時(shí)，相應(yīng)的操作就會(huì)被執(zhí)行，command寄存器只能寫。 command寄存器

cmdtype：只寫，命令類型，0為表示訪問寄存器，1表示快速訪問，2表示訪問內(nèi)存。 control：只寫，不同的命令類型有不同的含義，說明如下。

當(dāng)cmdtype為0時(shí)，control定義下圖所示。

cmdtype：值為0。 aarsize：2表示訪問寄存器的最低32位，3表示訪問寄存器的最低64位，4表示訪問寄存器的最低128位。如果大于實(shí)際寄存器的大小則此次訪問是失敗的。 aarpostincrement：1表示成功訪問寄存器后自動(dòng)增加regno的值。 postexec：1表示執(zhí)行progbuf里的內(nèi)容(指令)。 transfer：0表示不執(zhí)行write指定的操作，1表示執(zhí)行write指定的操作。 write：0表示從指定的寄存器拷貝數(shù)據(jù)到arg0指定的data寄存器。1表示從arg0指定的data寄存器拷貝數(shù)據(jù)到指定的寄存器。 regno：要訪問的寄存器。

綜上，可知：

1. 當(dāng)write=0，transfer=1時(shí)，從regno指定的寄存器拷貝數(shù)據(jù)到arg0對(duì)應(yīng)的data寄存器。
2. 當(dāng)write=1，transfer=1時(shí)，從arg0對(duì)應(yīng)的data寄存器拷貝數(shù)據(jù)到regno指定的寄存器。
3. 當(dāng)aarpostincrement=1時(shí)，將regno的值加1。
4. 當(dāng)postexec=1時(shí)，執(zhí)行progbuf寄存器里的指令。

當(dāng)cmdtype為1時(shí)，control定義下圖所示。

cmdtyte：值為1。

此命令會(huì)執(zhí)行以下操作：

1. halt住當(dāng)前hart。
2. 執(zhí)行progbuf寄存器里的指令。
3. resume當(dāng)前hart。

當(dāng)cmdtype為2時(shí)，control定義下圖所示。

cmdtype：值為2。 aamvirtual：0表示訪問的是物理地址，1表示訪問的是虛擬地址。 aamsize：0表示訪問內(nèi)存的低8位，1表示訪問內(nèi)存的低16位，2表示訪問內(nèi)存的低32位，3表示訪問內(nèi)存的低64位，4表示訪問內(nèi)存的低128位。 aampostincrement：1表示訪問成功后，將arg1對(duì)應(yīng)的data寄存器的值加上aamsize對(duì)應(yīng)的字節(jié)數(shù)。 write：0表示從arg1指定的地址拷貝數(shù)據(jù)到arg0指定的data寄存器，1表示從arg0指定的data寄存器拷貝數(shù)據(jù)到arg1指 定的地址。 target-specific：保留。

綜上，可知：

1. 當(dāng)write=0時(shí)，從arg1指定的地址拷貝數(shù)據(jù)到arg0指定的data寄存器。
2. 當(dāng)write=1時(shí)，從arg0指定的data寄存器拷貝數(shù)據(jù)到arg1指定的地址。
3. 當(dāng)aampostincrement=1時(shí)，增加arg1對(duì)應(yīng)的data寄存器的值。

abstractauto寄存器(0x18)

abstractauto寄存器

autoexecprogbuf：當(dāng)該字段中的一個(gè)位為1時(shí)，對(duì)對(duì)應(yīng)進(jìn)程單詞的讀寫訪問會(huì)導(dǎo)致DM在進(jìn)程訪問完成后將命令中的當(dāng)前值再次寫入其中。 autoexecdata：當(dāng)該字段中的一個(gè)位為1時(shí)，對(duì)相應(yīng)數(shù)據(jù)字的讀寫訪問會(huì)導(dǎo)致DM在數(shù)據(jù)訪問完成后將命令中的當(dāng)前值再次寫入那里。

progbuf0寄存器(0x20)

progbuf0寄存器

progbuf寄存器必須提供program buffer的寫訪問權(quán)限，debugger可通過這些寄存器對(duì)program buffer讀訪問，讀不支持時(shí)返回0。 progbufsize 表示從progbuf0開始實(shí)現(xiàn)多少progbuf寄存器。 在執(zhí)行抽象命令時(shí)訪問這些寄存器時(shí)，如果cmderr為0，則會(huì)將其設(shè)置為1（busy）。 在busy時(shí)嘗試編寫它們不會(huì)改變它們的值。

操作流程

debug讀寫內(nèi)存和寄存器步驟

Reading Memory

使用 Program Buffer 從內(nèi)存中讀取數(shù)據(jù)

program buffer 方式讀取單字

program buffer 方式讀取塊

Writing Memory

使用 Program Buffer 往內(nèi)存中寫入數(shù)據(jù)

program buffer 方式寫單字

program buffer方式寫塊

debug實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)

邏輯分析儀解析JTAG協(xié)議配置

注：下圖TDI為仿真器輸入信號(hào)，TDO為仿真器輸出信號(hào)。

讀取內(nèi)存步驟

本例：讀取0x20000000地址的數(shù)據(jù)，以openocd指令操作為例(指令操作為mdw 0x20000000)，返回?cái)?shù)據(jù)為0x100002bc。

1. 此波形為操作dmi(0x11)寄存器，向progbuf0寄存器寫入lw s0, 0(s0)指令（以gcc/openocd操作為例）。

2.此波形為nop操作。

3.此波形為操作dmi(0x11)寄存器，向progbuf1寄存器寫入ebreak指令（以gcc/openocd操作為例）。

4. 此波形為nop操作。

5. 此波形為操作dmi(0x11)寄存器，向data0寄存器寫數(shù)據(jù)0x20000000，表示要寫入要讀取的地址。

6. 此波形為nop操作。

7. 此波形為操作dmi(0x11)寄存器，從而操作command(0x17)寄存器，從而進(jìn)行執(zhí)行progbuf寄存器里的指令、data0數(shù)據(jù)寫入s0的操作。

8. 此波形為操作dmi(0x11)寄存器，發(fā)送讀取abstractcs(0x16)寄存器操作。

9. 此波形為nop操作，通過TDO線數(shù)據(jù)獲取狀態(tài)正常。

10. 此波形為操作dmi(0x11)寄存器，從而操作command(0x17)寄存器，從而進(jìn)行將s0的數(shù)據(jù)拷貝到data0的操作。

11. 此波形為操作dmi(0x11)寄存器，發(fā)送讀取abstractcs(0x16)寄存器操作。

12. 此波形為nop操作，通過TDO線數(shù)據(jù)獲取狀態(tài)正常。

13. 此波形為操作dmi(0x11)寄存器，進(jìn)行讀取data0寄存器的操作。

14. 此波形為nop操作，通過TDO線數(shù)據(jù)獲取要讀取內(nèi)存地址的數(shù)據(jù)：0x100002bc。

上述流程描述了通過Program Buffer方式讀內(nèi)存操作，實(shí)際操作中會(huì)加入讀取狀態(tài)寄存器等操作，確保操作正常。mdw實(shí)際操作還會(huì)加入保存恢復(fù)s0寄存器，執(zhí)行fence指令等，這里不進(jìn)行過多描述。

寫內(nèi)存步驟

本例：向0x20000000地址寫入數(shù)據(jù)0x12345678，以openocd指令操作為例(指令操作為mww 0x20000000 0x12345678)。

1. 此波形為操作dmi(0x11)寄存器，向progbuf0寄存器寫入sw s1,0(s0)指令（以gcc/openocd操作為例）。

2. 此波形為nop操作

3.此波形為操作dmi(0x11)寄存器，向progbuf1寄存器寫入addi s0, s0, 4指令（以gcc/openocd操作為例）。

4. 此波形為nop操作

5. 此波形為操作dmi(0x11)寄存器，向data0寄存器寫數(shù)據(jù)0x20000000，表示要寫入要操作的地址。

6. 此波形為nop操作

7. 此波形為操作dmi(0x11)寄存器，從而操作command(0x17)寄存器，從而進(jìn)行data0數(shù)據(jù)寫入s0的操作。

8. 此波形為操作dmi(0x11)寄存器，發(fā)送讀取abstractcs(0x16)寄存器操作。

9. 此波形為nop操作，通過TDO線數(shù)據(jù)獲取狀態(tài)正常。

10. 此波形為操作dmi(0x11)寄存器，向data0寄存器寫數(shù)據(jù)0x12345678，表示要寫入0x20000000地址的數(shù)據(jù)。

11. 此波形為nop操作

12. 此波形為操作dmi(0x11)寄存器，從而操作command(0x17)寄存器，從而進(jìn)行執(zhí)行progbuf寄存器里的指令,data0數(shù)據(jù)寫入s1的操作。

13. 此波形為操作dmi(0x11)寄存器，發(fā)送讀取abstractcs(0x16)寄存器操作。

14. 此波形為nop操作，通過TDO線數(shù)據(jù)獲取狀態(tài)正常。

上述流程描述了通過Program Buffer方式寫內(nèi)存操作，實(shí)際操作中會(huì)加入讀取狀態(tài)寄存器等操作，確保操作正常。mww實(shí)際操作還會(huì)加入保存恢復(fù)s0寄存器，執(zhí)行fence指令等，這里不進(jìn)行過多描述。

此流程為可以連續(xù)操作內(nèi)存的一個(gè)步驟，下面將進(jìn)行操作的講解：

1. sw s1,0(s0)指令為將s1的值寫入到s0地址。
2. addi s0, s0, 4指令為執(zhí)行一次操作后地址增加4字節(jié)。
3. 此步驟沒有ebreak指令，能正常運(yùn)行的原因是debug支持執(zhí)行完progbuf指令自動(dòng)添加ebreak指令，此設(shè)置可以查看dmstatus(0x11)寄存器impebreak位。
4. 連續(xù)操作步驟為編程abstractauto(0x18)寄存器，可以在寫完data0寄存器后自動(dòng)執(zhí)行progbuf的指令。

連接時(shí)循環(huán)查詢狀態(tài)

1. 此波形為操作dmi(0x11)寄存器，發(fā)送讀取dmstatus(0x11)寄存器操作。

2. 此波形為nop操作，通過TDO線數(shù)據(jù)獲取cpu狀態(tài)為halted狀態(tài)。

審核編輯 黃宇