通常在嵌入式應(yīng)用中，微控制器上的每一個(gè)端口引腳都需要，沒有多余的端口引腳。大多數(shù)具有可重寫內(nèi)部程序存儲(chǔ)器（如閃存或EEPROM）的MAXQ?微控制器支持標(biāo)準(zhǔn)化的JTAG/TAP接口（也稱為調(diào)試端口），外部主機(jī)使用該接口訪問在線調(diào)試或在線編程（引導(dǎo)加載程序）功能。構(gòu)成此接口的引腳通常與標(biāo)準(zhǔn) GPIO 端口引腳功能多路復(fù)用，這意味著它們可能可用于應(yīng)用程序，而不是在開發(fā)階段完成后浪費(fèi)。本應(yīng)用筆記討論了在一般應(yīng)用中重復(fù)使用這些引腳的方法，并介紹了在這樣做時(shí)應(yīng)牢記的注意事項(xiàng)。

概述

通常在嵌入式應(yīng)用中，微控制器上的每個(gè)端口引腳都是應(yīng)用所必需的;沒有一個(gè)作為備用。但是，開發(fā)人員可以選擇解決此問題。大多數(shù)具有可重寫內(nèi)部程序存儲(chǔ)器（如閃存或EEPROM）的MAXQ微控制器支持標(biāo)準(zhǔn)化的JTAG/TAP接口（也稱為調(diào)試端口），外部主機(jī)使用該接口訪問在線調(diào)試或在線編程（引導(dǎo)加載程序）功能。用于此接口的引腳通常與標(biāo)準(zhǔn) GPIO 端口引腳功能多路復(fù)用，以便在開發(fā)階段完成后潛在地將其提供給應(yīng)用程序。本應(yīng)用筆記解釋了如何在一般應(yīng)用中重復(fù)使用這些接口引腳。該說明還確定了在多路復(fù)用這些引腳時(shí)要考慮的一些情況。

應(yīng)用程序開發(fā)的階段

在開發(fā)階段，JTAG兼容的調(diào)試端口提供了許多有用的功能。首先，調(diào)試端口允許在外部主機(jī)的控制下加載應(yīng)用程序（使用MAX-IDE，Rowley CrossWorks或IAR Embedded Workbench?等開發(fā)環(huán)境）。這意味著可以測(cè)試、修改應(yīng)用程序，并在下一個(gè)測(cè)試周期中再次快速加載應(yīng)用程序。其次，調(diào)試端口允許訪問MAXQ架構(gòu)提供的在線調(diào)試功能。這些調(diào)試功能包括讀寫寄存器、一次單步執(zhí)行程序代碼以及查看程序、數(shù)據(jù)和堆棧存儲(chǔ)器的能力。最后，使用引導(dǎo)加載程序和在線調(diào)試器對(duì)應(yīng)用程序可用的內(nèi)存資源幾乎沒有影響。這是因?yàn)樵诰€調(diào)試功能完全在MAXQ硬件和實(shí)用程序ROM中實(shí)現(xiàn)。

一旦應(yīng)用完成并經(jīng)過測(cè)試，就不再需要在線調(diào)試功能。此外，在大批量部署中，可重新編程的MAXQ器件被屏蔽ROM版本所取代，也不需要在線編程（引導(dǎo)加載程序）功能，這意味著調(diào)試端口不再有任何用途，可以忽略不計(jì)...或更有創(chuàng)意地使用。當(dāng)MAXQ器件上的GPIO端口引腳數(shù)量有限且不足以滿足應(yīng)用需求時(shí)，回收專用于JTAG兼容調(diào)試端口的端口引腳并使其可用于一般應(yīng)用可能特別有用。

重復(fù)使用調(diào)試端口引腳

以下四個(gè)引腳用于實(shí)現(xiàn)JTAG兼容的調(diào)試端口接口。

TCK：測(cè)試時(shí)鐘—MAXQ輸入

TMS：測(cè)試模式選擇—MAXQ輸入

TDO：測(cè)試數(shù)據(jù)輸出—MAXQ輸出

TDI：測(cè)試數(shù)據(jù)輸入—MAXQ輸入

這四個(gè)引腳通常與四個(gè) GPIO 端口引腳多路復(fù)用;用于此目的的確切引腳因MAXQ器件而異。默認(rèn)情況下，在復(fù)位或上電復(fù)位（POR）條件之后，調(diào)試端口使能，這意味著端口引腳不可用于一般應(yīng)用。要禁用調(diào)試端口功能并使端口引腳用于通用，必須將系統(tǒng)控制寄存器中的TAP位（SC.7）清零。然后使用PD、PO和PI寄存器以正常方式控制端口引腳。

硬件注意事項(xiàng)

如果在應(yīng)用程序開發(fā)和部署階段使用相同的硬件，則必須注意，當(dāng)調(diào)試接口中的端口引腳在GPIO模式或JTAG/TAP模式下使用時(shí)，硬件將正常運(yùn)行。例如，當(dāng)引腳用于JTAG/TAP模式時(shí)，連接到這些引腳的任何外部器件都必須將引腳釋放到三態(tài)模式，從而允許主機(jī)和MAXQ驅(qū)動(dòng)這些線路上的信號(hào)。此外，連接到這些線路的器件必須忽略在在線調(diào)試或引導(dǎo)加載程序操作期間由主機(jī)或MAXQ驅(qū)動(dòng)的任何信號(hào)。如果響應(yīng)信號(hào)可能會(huì)損壞設(shè)備，則尤其如此。

例如，假設(shè)其中一個(gè)端口引腳既用于TCK信號(hào)（在JTAG/TAP模式下使用時(shí)），也用于控制繼電器（在GPIO模式下）。當(dāng)使用JTAG接口調(diào)試器件時(shí)，TCK信號(hào)快速切換，這反過來又導(dǎo)致繼電器打開和關(guān)閉，并可能損壞連接到繼電器的外部設(shè)備。為防止這種情況，只要器件在引導(dǎo)加載程序或在線調(diào)試模式下工作，就應(yīng)禁用從JTAG/TAP接口連接到引腳的任何外部器件。通過使用跳線或其他引腳作為使能信號(hào)，可能會(huì)禁用外部設(shè)備。

軟件注意事項(xiàng)

禁用JTAG接口端口是一件簡(jiǎn)單的事情。TAP （SC.7） 位可以隨時(shí)清零，這樣做會(huì)使端口引腳立即可供應(yīng)用使用。應(yīng)用程序開發(fā)人員的自然傾向可能是在應(yīng)用程序代碼的開頭清除此位，以便為應(yīng)用程序設(shè)置正確的操作模式。但是，盡早清除 TAP 位可能會(huì)導(dǎo)致應(yīng)用程序開發(fā)過程中出現(xiàn)問題。

如果應(yīng)用程序?qū)⒃谄帘蜶OM MAXQ器件上運(yùn)行（永遠(yuǎn)無法重新編程），那么沒有理由不在應(yīng)用程序開始時(shí)將TAP清除為零。在這種情況下，將永遠(yuǎn)不會(huì)使用引導(dǎo)加載程序和在線調(diào)試功能，因?yàn)榇a已經(jīng)在設(shè)備中編程并且無法更改。

但是，對(duì)于在可重新編程的MAXQ器件上開發(fā)的應(yīng)用，應(yīng)用軟件在清除TAP位和禁用JTAG接口之前，應(yīng)始終提供幾秒鐘的延遲。如果在重置后立即清除 TAP 位，則在嘗試重新加載或調(diào)試應(yīng)用程序時(shí)，可能會(huì)導(dǎo)致以下事件序列：

主機(jī)將/復(fù)位至低電平，使MAXQ處于復(fù)位狀態(tài)。

主機(jī)釋放/有效復(fù)位。

MAXQ從復(fù)位狀態(tài)出來，開始運(yùn)行代碼，從而立即關(guān)閉JTAG接口。

主機(jī)嘗試通過JTAG接口與器件通信，但無法這樣做。

此順序類似于在復(fù)位后立即進(jìn)入停止模式或另一種極低功耗模式的應(yīng)用程序引起的問題。在允許禁用/RESET引腳的器件上，問題可能更糟。在這些情況下，實(shí)際復(fù)位行為取決于主機(jī)觸發(fā)的事件順序，以及器件是僅使用/RESET引腳復(fù)位，還是通過上電和斷電復(fù)位。

為避免上述軟件問題，任何關(guān)閉調(diào)試/TAP端口或/RESET引腳的應(yīng)用都應(yīng)在啟動(dòng)時(shí)延遲幾秒鐘，然后再關(guān)閉調(diào)試引擎。這種延遲允許外部主機(jī)在關(guān)閉JTAG接口之前通過JTAG接口控制MAXQ。或者，應(yīng)用可以檢查另一個(gè)端口引腳（通過跳線或按鈕控制）上的輸入電平，以確定是應(yīng)啟用還是禁用JTAG端口。

結(jié)論

MAXQ微控制器上的TAP （SC.7）位提供的JTAG接口的多路復(fù)用功能允許接口的四個(gè)端口引腳用于調(diào)試/引導(dǎo)加載程序或通用I/O。只要遵循一定的硬件和軟件預(yù)防措施，這些引腳可以作為引腳受限系統(tǒng)的附加資源重復(fù)使用，并在使用MAXQ器件開發(fā)應(yīng)用時(shí)增加靈活性。

審核編輯：郭婷