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ADI:构建多电压 JTAG 链

文章转自ADI官网,版权归属原作者所有 随着低功耗的手持式设备越来越多,混合有 5 V

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跟着低功耗的手持式设备越来越多,混合有 5 V、3.3 V、2.5 V 和 1.8 V 器材的印刷电路板也越来越多遍及,这使得 JTAG 链的规划成为一项极具挑战性的使命。规划者师不只有必要承认 JTAG 链的作业电压,一起还有必要承认这些运用不同电压的器材的安放次序。本文比较了多种规划多电压 JTAG 链的办法,并供给了一些有关履行强壮的无故障规划的提示和技巧。

菊花链,或经过其 JTAG 端口衔接多个 DSP、FPGA、CPLD 和其他逻辑器材,使得它们能够经过单个 JTAG 衔接器进行操控。菊花链常用于具有多个 JTAG 器材的电路板,它能够将 TDI 和 TDO 引脚衔接在一起以构成一个串行途径。链的输入是榜首 个器材的 TDI;链的输出是最终一个器材的 TDO。一切器材的 TRST、TCK 和 TMS 引脚均并行衔接。经过供给一些可设备或移除(详细取决于所需的方针器材)的跳线,菊花链答应链中的一个或多个器材被绕过以进行调试意图。理论上,经过菊花链衔接的器材数量能够是无限的,可是假如菊花链中的器材数量超越八个,就会经常出现时序问题和间歇性的溃散,特别是时钟速率较高时,更是如此。

当一个链中有超越四个左右的器材时,为了满意 JTAG 时序要求,应在 TCK 和 TMS 上设备缓冲器以坚持信号的完好性,而且每个缓冲器驱动的器材数量不该超越四个。例如,一个具有六个器材的菊花链需求两个用于 TCK 的缓冲器和两个用于 TMS 的缓冲器。驱动器有必要高速运转(低传达推迟),并有满意的力气来驱动四个或更多个器材。

硬件工程师或许需求用菊花链衔接多个具有不同 I/O 电压的器材。经过一个链衔接一切器材或许并非是一个最佳的解决方案,因而规划师应该考虑对菊花链进行分区,然后满意专有调试东西的要求。或许需求电平转换器来应对多种电压水平,而且有必要坚持信号的完好性。规划和测验的复杂性日益添加,而且需求具有 IEEE 1149.1 专业知识来集成和测验体系。下面介绍了两种完成多电压 JTAG 链的办法。

适用于每个电压系列的独自 JTAG 链

这种办法引荐用于多个器材具有相同 I/O 电压的场合,它把一切具有相同 JTAG I/O 电压的器材放在一个链中,然后为每个电压运用独自的链。每个链支撑同一类其他一切器材,消除了其他器材无法正常作业的机率,而且在其他厂商有必要衔接 JTAG 链时能够削减混杂。图 1 显现了具有相同 I/O 电压器材的 JTAG 链。在此状况下,不需求运用电压转换器 (VT)。

图 1
图 1:具有相同 I/O 电压的器材的 JTAG 链

多电压 JTAG 链

有时, 把一切 JTAG 器材放在单个链中会更好。当每个电压系列中的器材数量不足以创立独自的 JTAG 链时,引荐选用此办法。要在一个 JTAG 链中成功衔接两个具有不同电压的器材,有必要满意以下要求:

驱动器的 VOHmin(最低高输出电压)有必要大于接收器的 VIHmin(最低输入高电压)。

驱动器的 VOLmax(最高输出低电压)有必要小于接收器的 VILmax(最高输入低电压)。

来自驱动器的输出电压不得超越接收器的 I/O 电压容差。

表 1 显现了不同电压规范的常见最低和最高电压。如需了解更详细的数据,规划师应参阅零件的数据手册。

表 1:典型 I/O 规范及其相关的最低和最高电压

I/O 规范 VIL (min) VIL (MAX) VIH (MIN) VIH (MAX) VOL (MAX) VOH (MIN)
LVTTL -0.3 0.8 2.0 3.45 0.4 VCCO-0.4
LVCMOS33 -0.3 0.8 2.0 3.45 0.4 VCCO-0.4
LVCMOS25 -0.3 0.7 1.7 VCCO+0.3 0.4 VCCO-0.4
LVCMOS18 -0.3 35% VCCO 65%VCCO VCCO+0.3 0.45 VCCO-0.45
LVCMOS15 -0.3 35% VCCO 65%VCCO VCCO+0.3 0.45 VCCO-0.45

多电压 JTAG 链的规划攻略

把电压最高的器材放在链的最初,接下来是电压第二高的器材,顺次类推,最终放置电压最低的器材。依照从最高电压到最低电压的次序放置 JTAG 信号,答应一个器材的 TDO 输出上的逻辑高电平可由下一个器材的输入正确解译。

承认每个器材能够接受来自上一个器材的最高电压。例如,假如榜首个器材的电压为 3.3 V,下一个器材的电压为 1.8 V,请保证 1.8 V 器材的输入能够至少接受 3.6 V 的电压。

承认来自最低电压器材的 TDO 可由仿真器正确解译。在本示例中,请保证 1.8 V 器材的 VOHmin 大于 3.3 V 器材的 VIHmin。不然,应运用高速电压转换器将 TDO 转换成仿真器的正确电压。VT 不该该存放(时钟)信号,由于这将推迟一个时钟的信号,导致 JTAG 链失利。模仿设备的 ADG3304 双向逻辑电平转换器包括四个双向通道,可用于多电压数字体系运用中。图 2 显现了具有 3.3 V、2.5 V 和 1.8 V I/O 电压的器材,其间最低电压器材的 I/O 能够接受上一器材的更高电压。对 TDO 选用了电压转换器 (VT),以将电压从 1.8 V 提升到 3.3 V。

图 2
图 2:JTAG 链中的三个器材具有不同的 I/O 电压

当具有较低电压的器材不能接受上一器材的高电压时,应在一切 JTAG 信号上运用高速电压转换器。除了 TDO 外,应将仿真器用作一切电压转换器的输入。不要串联电压转换器,由于这会添加传达推迟。图 3 说明晰较低电压器材不能接受更高电压 I/O 的状况,因而每个信号都需求运用电压转换器。

图 3
图 3:三个具有不同 I/O 电压的器材选用了 JTAG 信号电压转换器

假如仅有一个器材不能接受来自上一个器材的 I/O 电压,则只需在该器材上运用电压转换器。例如,JTAG 链中具有 3.3 V、2.5 V 和 1.8 V 的 I/O 电压,1.8 V 器材具有能够接受 2.5 V 的 I/O,因而 2.5 V 信号可由 1.8 V 器材运用。在图 4 中,2.5 V 器材不具有能够接受 3.3 V 的 I/O,但 1.8 V 器材能够接受 2.5 V,因而只需对 2.5 V 器材运用电压转换器。

图 4
图 4:三个具有不同 I/O 电压的器材。1.8 V 器材具有与 2.5 V 电压兼容的 I/O

运用肖特基二极管替代电压转换器:

假如大约 0.4 V 的压降足以将电压从较高的水平调整到较低的水平,则能够运用具有快速恢复时间的肖特基二极管来替代电压转换器。ON Semiconductor 供给的 1SS383T1G 肖特基二极管具有 0.48 V 的正向电压降和 25 pF 的容性负载。在此运用中,也可运用 Diodes Inc. 供给的 SD103ATW,它包括三个彻底阻隔的肖特基二极管,具有大约 0.3 V 的正向电压降和 50 pF 的容性负载。

如需了解 JTAG 信号的完好概况,请参阅 “IEEE 规范测验拜访端口和鸿沟扫描结构”。

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