JTAG
JTAG 是一种串行通信协议和硬件接口，用于：
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对芯片内部进行调试、控制和测试
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实现 SoC/FPGA/CPU 的调试功能（如断点、单步执行、寄存器访问）
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在系统不运行时也能访问芯片内部状态
1、JTAG接口引脚
标准 JTAG 接口至少有以下 4~5 根引脚：
| 引脚接口 | 含义 | 方向 |
| TDI | Test Data In：输入数据 | 调试器 → 目标 |
| TDO | Test Data Out：输出数据 | 目标 → 调试器 |
| TCK | Test Clock：时钟信号 | 调试器 → 目标 |
| TMS | Test Mode Select：模式控制 | 调试器 → 目标 |
| nTRST（可选） | 测试逻辑复位 | 调试器 → 目标 |
常见 JTAG 连接头为 10-pin 或 20-pin IDC 接头（2.54mm 排针）。
2、JTAG 内部结构原理（简化）
每个支持 JTAG 的芯片内部有一个 JTAG 状态机（TAP Controller），用于解析 TMS/TCK 控制信号，并访问：
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边界扫描寄存器（用于测试 PCB 焊接情况）
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指令寄存器（IR）
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数据寄存器（DR）
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内部调试接口（如 ARM DAP、FPGA 配置引擎）
3、JTAG 的主要用途
①边界扫描（Boundary Scan）
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测试 PCB 上芯片与芯片之间的互连信号是否焊接良好
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无需上电运行系统，只需测试管脚状态
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适用于复杂 PCB 验证和产线测试
②程序下载 / 烧录
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通过 JTAG 下载程序到 MCU / SoC 的 Flash
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下载 FPGA 的配置数据（bitstream）
③调试处理器（Debug）
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控制 CPU 暂停、单步、设置断点
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读写寄存器和内存
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在系统奔溃或死机时仍可分析状态（不像串口调试那样依赖运行系统）
4、实际应用举例
①STM32 或 Cortex-M 微控制器：
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使用 JTAG 或 SWD 接口连接 ST-Link/J-Link
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在 IDE（如 Keil、IAR、STM32CubeIDE）中进行在线调试
②FPGA：
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使用 JTAG 将配置文件下载到 SRAM 或 Flash
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用来调试 RTL 逻辑（如 Xilinx ILA、SignalTap）
③PCBA 测试：
- 利用边界扫描模式自动测试焊接质量（如飞针测试、自动测试仪）
5、常见JTAG调试器
| 调试器 | 支持平台 | 接口类型 |
| ST-Link | STM32 | SWD / JTAG |
| J-Link | 通用 ARM | SWD / JTAG |
| Xilinx Platform Cable | FPGA | JTAG |
| OpenOCD | 多平台开源 | SWD / JTAG |
| DAPLink | ARM | SWD / JTAG |
SWD
SWD = Serial Wire Debug
SWD 是一种基于 串行通信的调试协议，用于与 ARM Cortex-M 系列（如 STM32、nRF、GD32、LPC）等微控制器进行调试和编程。它是 ARM Debug Access Port（DAP） 架构的一部分。
SWD 的特点
特性 描述 引脚少 只需要 2 根信号线（+ GND），适合引脚紧张的芯片或板子 低成本、高性能 替代 JTAG，硬件资源消耗更少 功能强大 支持单步调试、断点、内存/寄存器访问、Flash 编程 与JTAG兼容 多数芯片可在 SWD 和 JTAG 之间切换
1、SWD接口引脚定义
| 引脚名 | 功能说明 |
| SWDIO | 串行数据线（双向） |
| SWCLK | 串行时钟（调试器驱动） |
| GND | 接地（共地） |
| nRESET（可选） | 外部复位引脚 |
| VCC / VTref（可选） | 提供目标电压参考给调试器，用于电平匹配 |
注意：SWDIO 是双向数据线，一般需要接一个 上拉电阻（通常为 10kΩ 到 47kΩ）。
2、SWD接口原理（简图）
调试器端 目标 MCU ┌────────┐ ┌────────────┐ │ SWDIO ├───────────────►───┤ SWDIO(PA13)│ │ SWCLK ├───────────────►───┤ SWCLK(PA14)│ │ GND ├────────────────────┤ GND │ │ nRESET├───────►(可选)──────┤ NRST │ └────────┘ └────────────┘
3、使用 SWD 的常见工具
| 调试器 | 支持平台 | 接口 |
| ST-Link | STM32、GD32 等 | SWD |
| J-Link | 通用 ARM | SWD/JTAG |
| DAPLink | 通用 ARM | SWD |
| CMSIS-DAP | 标准开放协议 | SWD |
| OpenOCD | 开源调试软件 | SWD/JTAG |
4、SWD的实际用途
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向 MCU 下载程序（Flash 编程）
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设置硬件断点、单步调试
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实时变量查看（watch/monitor）
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与 IDE（如 Keil、STM32CubeIDE）联动调试
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在 MCU 死机时通过 SWD 仍可访问寄存器与内存
许多开发板的 SWD 接口用来烧录程序到 Flash，如 STM32 的
.hex或.bin文件。使用 ST-Link Utility 或 STM32CubeProgrammer，即可通过 SWD 烧写目标 MCU。SWD 的使用注意事项
上电后第一时间初始化 SWDIO/SWCLK，避免被程序占用成 GPIO
出现无法连接时，可尝试使用 nRESET 强制复位进入 Bootloader
若程序配置了 SWD 引脚为普通 IO，可能需要进入系统 Boot 模式重新解锁
SWD 和 JTAG 的对比
| 特性 | SWD | JTAG |
|---|---|---|
| 信号线数 | 2（SWDIO, SWCLK） | 4~5（TMS, TCK, TDI, TDO, nTRST） |
| 调试功能 | 支持（断点、单步、寄存器访问） | 支持 |
| 节省 IO | ✅ | ❌ |
| 边界扫描功能 | ❌（不支持） | ✅（支持） |
| ARM Cortex-M 适配 | ✅（专属） | ✅（也支持） |
| FPGA 适配 | ❌ | ✅ |