[发明专利]多核微处理器JTAG调试方法

说明书

技术领域：本发明涉及微处理器芯片的基于JTAG标准的调试方法，尤其是对多核微处理器芯片进行JTAG调试的方法。

背景技术：随着问题规模的增大和对实时性要求的提高，单核微处理器的处理能力已难以满足需求。多核技术为设备开发人员带来了前所未有的优势体验，包括更高的处理器性能、更高的功率利用效率和针对嵌入式设备的更小的物理内存体积。然而，多核结构显著增加了系统的复杂度，随着单芯片内多核结构的普及，多处理器系统的调试问题越显突出。

目前，大多数IP(Intellectual Property，知识产权)模块都采用IEEE1149.1标准的JTAG接口作为其调试接口，这就带来了一个问题：这个芯片上有多个TAP(Test Access Port，测试访问端口)控制器。一些IP提供商已经利用自己开发的芯片级通道支持调试单个IP模块。为了能够对多个内核进行调试，一个标准的可访问所有TAP控制器的芯片级通道十分必要。另外一个复杂的系统芯片上，多个不同的内核会使用不同的调试工具，如何让这些单个IP模块的调试工具继续发挥作用也是一个重要问题。如果仅仅在多核微处理器芯片上集成多个需要调试的IP就需要开发新的调试软件显然是一种浪费。最好的办法是能够重用那些针对单IP的调试工具，软件上不作修改或只做少量的修改。

在多内核处理器中，开发人员希望通过片外单一的JTAG接口访问片内集成的多个内核就可以对这些内核进行调试。目前，多核处理器JTAG调试最常用的方法是菊花链连接(Daisy-chain)方法，所有IP核的TDI(Test DataInput，测试数据输入)和TDO(Test Data Output，测试数据输出)连接成一个串行的链，IP_i的TDO连接到IP_i+1(1≤i≤n-1，n为IP核的个数)的TDI。控制信号TCK(Test Clock，测试时钟)、TMS(Test Mode Select，测试模式选择)和TRST(Test Reset，测试复位)连接到所有IP核的TAP控制器上。在指令扫描操作时，指令被串行移入每个IP核TAP的指令寄存器，这样就可以同时对多个TAP控制器进行访问，捕捉同一时刻各个IP核边界上的输入和输出信号，对于互联测试非常有价值。然而，这种单芯片上的菊花链连接方式存在两个缺点：首先，它与IEEE 1149.1协议不兼容；其次，它使得对n个IP核中的单个TAP控制器的测试访问变得复杂。

为达到与IEEE 1149.1协议的兼容性，有人提出一种增加TAP连接模块TLM(TAP Linking Module)的方案，在多核微处理器芯片上只提供一个完全与IEEE 1149.1协议兼容的TAP接口，对外提供TDI、TMS、TCK、TRST和TD05个引脚，仿真器的JTAG调试接口通过TLM连接到各个TAP，TLM负责把JTAG调试接口的信号连接到某一个指定的要测试的IP核的TAP上，而芯片内部IP核的TAP与TLM进行互连，每个TAP除了绑定的JTAG调试接口的5根信号线外，还增加了选择信号SEL和使能信号ENA，通过SEL和ENA确定哪一个或哪几个IP核的TAP连接到仿真器的JTAG调试接口上。TLM根据SEL和ENA将仿真器的测试信号TDI、TMS、TCK、TRST传送到片内某个TAP相应的TDI、TMS、TCK和TRST端口，将该TAP的TDO端口输出的数据通过TDO引脚经过JTAG仿真器送达调试主机，以实现对多核芯片中的某个IP核的JTAG调试。但这种方法必须为IP核内部的TAP增加额外的选择和使能信号，这就必须修改IP核内部的TAP，将ENA和SEL信号加入TAP的设计中。每个TAP的TAP控制器从TLM获得的ENA作为输入使能或禁止该TAP，TAP中的指令寄存器增加SEL信号输出到TLM以响应扫入其指令寄存器的指令，这使硬件设计变得复杂，如果IP核是硬核，这种修改是不可能的。由于TLM可以连接多个IP核的TAP，且硬件上对TAP的修改使得除了要把原有的单IP核的调试软件进行修改外还要将修改后的单核调试软件集成为多核芯片的调试软件，这也使得调试软件的设计变得复杂，可重用性不好。

因此，多核处理器调试领域亟需一种能够兼容IEEE 1149.1协议，可重用各个内核的调试方法，对多核处理器各个内核进行调试。

发明内容：

本发明要解决的技术问题就是如何基于IEEE 1149.1标准，使得能够通过单一JTAG调试接口对多核处理器内集成的多个IP核进行JTAG调试。

本发明的技术方案包括以下步骤：