Rocket - jtag - JtagTap

Posted 2023-01-03 wjcdx

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简单介绍JtagTap的实现。

 

 

1. 简单介绍

 

定义TAP（Test Access Port）所需要的相关模块，并实现一个生成TAP的方法。

 

2. JTAGIO

 

定义JTAG模块的输入输出接口，输入输出方向是从master side的视角出发决定：

其中，TDO是一个三态值：

 

3. JtagOutput

 

定义JTAG模块的输出信号：

a. state：JTAG的当前状态；

b. instruction：当前执行的指令；

c. reset：在Test-Logic-Reset状态输出的复位信号；

 

4. JtagControl

 

输入Jtag模块的控制信号，这里是复位信号：

 

5. JtagBlockIO

 

聚合在一起的Jtag模块的输入输出接口：

其中：

a. jtag：从slave侧看的TCK/TMS/TDI/TDO等接口；

b. control：Jtag模块控制信号，这里是复位信号；

c. output：Jtag模块的输出信号；

d. idcode：根据类参数决定是否包含JTAGIdcodeBundle数据，用以支持IDCODE指令：

e. irLength：指令寄存器的宽度；

 

6. JtagControllerIO

 

定义Jtag控制器的输入输出接口：

a. dataChainOut：数据串出接口；

b. dataChainIn：数据串入接口；

 

7. JtagTapController

 

定义Jtag TAP控制器：

 

1) 类参数

 

a. irLength：指令寄存器宽度；

b. initialInstruction：初始指令；

 

2) io

 

Jtag控制器输入输出接口：

 

3) stateMachine

 

stateMachine是JtagTapController的状态机：

a. 创建状态机；

b. suggestName：为stateMachine命名；

c. 灌入tms信号：stateMachine.io.tms := io.jtag.TMS；

d. 输出状态机的状态到currState和io.output.state；

 

4) stateMachine.io.currState/currState/io.output.state

 

a. stateMachine.io.currState是状态机中使用的状态，也是最原始（最先变化）的状态；

b. currState：JtagTapController中使用的状态，使用Wire挂在stateMachine.io.currState上作为下游，所以其值与stateMachine.io.currState一致；

c. io.output.state：JtagTapController将stateMachine.io.currState输出到io.output.state，以把状态机的状态作为JtagTapController的状态输出；

 

5) dataChain

 

A. 串入串出

 

data chain使用的是JtagControllerIO，只能串入串出；不像irChain是CaptureUpdateChain，可以并入并出（parallel-in/parallel-out）。

 

B. 交叉

 

a. io.jtag.TDI输出到io.dataChainOut.data：

 

b. io.dataChainIn.data输出到TDO:

 

 

c. 为什么不是TDI到io.dataChainIn.data，而io.dataChainOut.data到TDO？

 

如果与指令寄存器（IR）相比较，指令寄存器只有一个，只是其中存放的指令不同，并不会有多个指令同时存在。

 

而数据寄存器（DR）则包括很多，TAP控制器需要根据指令的不同，把不同的数据寄存器连接到TDI和TDO之间。

 

 

6) irChain

 

 

a. CaptureUpdateChain

 

irChain是一个CaptureUpdateChain，可以并入并出。并且irChain的io.chainIn与io.chainOut中间以移位寄存器链相连接。

 

b. io.jtag.TDI输出到irChain.io.chainIn.data；

c. irChain.io.chainOut.data输出到TDO：

 

7) tdo

 

tdo输出到io.jtag.TDO，tdo_driven用于控制TDO是否active：

 

8) activeInstruction

 

A. activeInstruction来自于nextActiveInstruction和updateInstruction；

 

B. 取值

 

a. reset为真

 

当模块处于复位状态时，使用initialInstruction；

 

b. 如果当前状态为UpdateIR，则从irChain.io.update.bits获取更新后的指令；

 

c. 其他情况下，则不更新指令；

 

C. 输出activeInstruction到io.output.instruction：

 

 

9) io.output.reset

 

当状态为TestLogicReset时，输出复位信号：

 

8. JtagTapGenerator

 

JtagTapGenerator用于使用JtagTapController生成一个JtagTap。

 

 

1) internalIo

 

internalIo是一个JtagBlockIO：

相比较之下，JtagTapController模块的io接口也继承自JtagBlockIO，并且添加了dataChainIn/dataChainOut。

 

2) allInstructions

 

A. instructions

 

instructions是一个Map，key是指令，value是data register chain：

 

B. idcode

 

如果idcode定义了，那么也要生成一个IDCODE指令和data register chain的映射：

a. instructions中不能已经包含一个IDCODE指令

 

 

b. 生成一个idcodeChain，作为IDCODE指令使用的data chain：

 

 

c. capture

 

从internalIo.idcode中捕获数据：

 

d. 把IDCODE指令及idcodeChain的映射加入到instructions中

 

C. allInstructions

 

allInstructions中需要加入IDCODE指令，如果instructions中没有，那就把创建一个加入进去。

 

3) 生成initialInstruction

 

如果没有提供idcode，则使用BYPASS指令：

 

4) 创建JtagTapController

 

 

5) 处理bypassChain

 

a. 创建bypassChain

 

 

b. 从controller中接收输出：

 

c. 输出到controller：

 

 

d. 连接图

 

若controller选择从bypassChain输入，则bypassChain中的数据经io.dataChainIn.data输入，而后从TDO输出；

若controller选择输入到bypassChain，则TDI中的数据经过io.dataChainOut.data保存到bypassChain中；

 

6) 生成数据寄存器到使用其的指令的映射：chainToInstCodes

 

 

__chainToInstCodes是重构之后的代码：

a. sortedMap：把allInstructions排序之后的映射；

b. groupsByChain：按照使用的chain（test data register）分组；

c. chainToInstCodesMap：生成chain到使用这个chain的指令之间的映射；

d. 使用第一个指令进行排序；

 

总体而言，就是把原本指令到数据移位寄存器链的映射，转换为数据移位寄存器链到指令序列的映射。

 

7) 根据controller中正在执行的指令，确定使用的是哪一个data chain：

 

 

8) 生成逻辑，把选择到的chain，输出到controller中：

 

若没有选择到任何一个data chain，则使用bypassChain。

 

9) 生成逻辑，让选择到的chain，从controller接收数据：

 

没有选择到的data chain，从unusedChainOut中获取数据：

因为shift/capture/update都是false，所以没有选择到的data chain内容不会发生变化。

 

10) data chain连接图

 

 

11) 连接与controller的jtag/control/output接口：

 

 

12) 返回internalIo供外部使用

 

实际上可以把这个Generator定义为JtagTap类，而internalIo就是JtagTap模块的io。