JTAG調(diào)試器PCB設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)課件

JTAG調(diào)試器設(shè)計(jì)陳曙光第一頁，共五十頁。JTAG調(diào)試器設(shè)計(jì)JTAG是英文“JointTestActionGroup”簡稱，也就是聯(lián)合測試行動組織的意思，一種國際標(biāo)準(zhǔn)測試協(xié)議，主要用于芯片內(nèi)部測試。標(biāo)準(zhǔn)的JTAG接口是4線：TMS、TCK、TDI、TDO,分別為模式選擇、時(shí)鐘、數(shù)據(jù)輸入和數(shù)據(jù)輸出線。相關(guān)JTAG引腳的定義為：TCK為測試時(shí)鐘輸入；TDI為測試數(shù)據(jù)輸入，數(shù)據(jù)通過TDI引腳輸入JTAG接口；TDO為測試數(shù)據(jù)輸出，數(shù)據(jù)通過TDO引腳從JTAG接口輸出；TMS為測試模式選擇，TMS用來設(shè)置JTAG接口處于某種特定的測試模式；TRST為測試復(fù)位，輸入引腳，低電平有效。JTAG測試允許多個(gè)器件通過JTAG接口串聯(lián)在一起，形成一個(gè)JTAG鏈，能實(shí)現(xiàn)對各個(gè)器件分別測試。JTAG接口還常用于實(shí)現(xiàn)ISP（In-SystemProgrammable在系統(tǒng)編程）功能，如對FLASH器件進(jìn)行編程等。第二頁，共五十頁。通過JTAG接口，可對芯片內(nèi)部的所有部件進(jìn)行訪問，因而是開發(fā)調(diào)試嵌入式系統(tǒng)的一種簡潔高效的手段。目前JTAG接口的連接有兩種標(biāo)準(zhǔn)，即14針接口和20針接口。JTAG調(diào)試器的制作需要的元件是：74HC244、14只電阻，一個(gè)空的并口插座，一段14芯電纜及一個(gè)14芯的插座。

表114針接口JTAG調(diào)試器元件清單第三頁，共五十頁。第一節(jié)JTAG調(diào)試器元件制作JTAG調(diào)試器電路中需要設(shè)計(jì)的元件包括25針的并口座、8線緩沖/接收器74HC244、14座的JTAG插座。1.元件的CAE封裝制作

首先進(jìn)行PowerLogic的啟動及顯示顏色設(shè)置，根據(jù)用戶喜歡可以自行設(shè)置，也可以是使用軟件默認(rèn)環(huán)境。其次，單擊Library命令，在文件名中輸入“JTAG”，建立新的元件庫，這樣將JTAG調(diào)試器設(shè)計(jì)相關(guān)的元件封裝放到這個(gè)獨(dú)立的庫中保存。（1）MYDB25并口插座CAE封裝制作步驟1：單擊Tools|PartEditor命令，進(jìn)入元件封裝設(shè)計(jì)編輯界面，在元件封裝編輯界面下單擊命令，彈出對話框，選擇“CAEDecal”項(xiàng)，單擊OK進(jìn)入邏輯封裝設(shè)計(jì)窗口。第四頁，共五十頁。步驟2：單擊繪圖工具盒中的封裝向?qū)D標(biāo)，打開CAEDecalWizard對話框，設(shè)置如圖1所示，封裝設(shè)計(jì)結(jié)果如圖2所示。圖125針并口座元件CAE封裝向?qū)У脑O(shè)置第五頁，共五十頁。圖225針并口座元件CAE封裝設(shè)置結(jié)果第六頁，共五十頁。步驟3：單擊As將MYDB25并口插座保存到JTAG庫中。（2）74HC244的CAE封裝制作單擊繪圖工具盒中的封裝向?qū)D標(biāo)，打開CAEDecalWizard對話框，設(shè)置如圖3所示，封裝設(shè)計(jì)結(jié)果如圖4所示，最后將結(jié)果保存到JTAG庫。圖374HC244元件CAE封裝向?qū)гO(shè)置第七頁，共五十頁。圖474HC244元件CAE封裝設(shè)置結(jié)果第八頁，共五十頁。2.建立元件類型在JTAG調(diào)試器中，元件的PCB封裝在PADS庫中均存在，故可直接建立元件的類型。（1）MYDB25并口插座元件類型建立在PowerLogic設(shè)計(jì)窗口，單擊Tools|PartEditor命令，進(jìn)入元件類型編輯窗口，單擊編輯電特性命令，打開PartInformationforPart窗口。步驟1:首先分配MYDB25的邏輯封裝，如圖7所示。步驟2：將DB25-HM的PCB封裝指定，如圖8所示。步驟3：分配好邏輯封裝和指定好PCB封裝后，單擊OK。步驟4：單擊編輯邏輯門封裝命令，選擇A門后編輯管腳后保存該元件類型，保存名字為“MYDB25”，結(jié)果如圖9所示。第九頁，共五十頁。圖7MYDB25邏輯封裝的分配第十頁，共五十頁。圖8MYDB25元件PCB封裝的指定第十一頁，共五十頁。圖9MYDB25元件類型建立結(jié)果第十二頁，共五十頁。（2）74HC244元件類型建立步驟1:首先分配74HC244的邏輯封裝，如圖10所示。圖1074HC244的邏輯封裝分配第十三頁，共五十頁。圖1174HC244的PCB封裝指定步驟2：將74HC244的PCB封裝指定，如圖11所示。分配好邏輯封裝和指定好PCB封裝后，單擊OK。第十四頁，共五十頁。圖12MY244PT元件類型結(jié)果步驟3：單擊編輯邏輯門封裝命令，選擇A門編輯管腳后保存該元件類型，保存名字為“MY244PT”，結(jié)果如圖12所示。第十五頁，共五十頁。（3）14芯插頭元件類型建立步驟1：在元件封裝編輯界面下單擊命令,彈出對話框，選擇連接器“Connector”項(xiàng)，單擊OK進(jìn)入邏輯封裝設(shè)計(jì)窗口。單擊門編輯圖標(biāo)打開PartInformationforPart窗口，在Connector選項(xiàng)卡中，單擊Add按鈕，在瀏覽按鈕下打開BrowseforSpecialSymbols對話框，將connect庫中的CONIN、CONIN1、CONOUT、CONOUT1、CON_IO添加到SpecialSymbols欄目下，結(jié)果如圖13所示，然后在PinType中編輯管腳類型，結(jié)果如圖14所示。其中排在最前面的是的連接器是默認(rèn)為邏輯封裝。第十六頁，共五十頁。圖13連接器的添加第十七頁，共五十頁。圖14連接器的管腳類型第十八頁，共五十頁。步驟2：單擊編輯門封裝圖標(biāo)，打開SelectPinDecal對話框，選中CONIN后單擊OK，單擊toPart返回連接器編輯對話窗口，同樣的方法，依次將CONIN1、CONOUT、CONOUT1、CON_IO編輯，最后將結(jié)果保存到JTAG庫。步驟3：在PowerLogic設(shè)計(jì)窗口中，通過元件添加調(diào)出該元件如圖15所示。圖1514芯插頭添加到設(shè)計(jì)窗口過程第十九頁，共五十頁。注：添加14芯插頭時(shí)，首先單擊放置J1-1，然后再次單擊依次出現(xiàn)J1-2、3-14，最后將所有的插針按照次序放置，這樣如圖16所示，每一個(gè)J1-n(1、2…)都是一個(gè)元件中的一個(gè)門。圖1614芯插頭元件添加到設(shè)計(jì)窗口第二十頁，共五十頁。第二節(jié)JTAG調(diào)試器原理圖繪制圖17JTAG調(diào)試器原理圖注：JTAG調(diào)試器原理圖參加exam14-5-1。第二十一頁，共五十頁。啟動PowerLogic設(shè)計(jì)窗口，單擊Tools|OLEPowerPCBConnection命令，彈出ConnecttoPowerPCB對話框。單擊New按鈕，啟動新的PowerPCB窗口，同時(shí)彈出OLE動態(tài)鏈接OLEPowerPCBConnection對話框。單擊Design選項(xiàng)卡中的SendNetlist按鈕，這時(shí)在PowerPCB中就會看到疊放在原點(diǎn)處的所有元件，如圖18所示，網(wǎng)絡(luò)表傳送完成。圖18原點(diǎn)處疊放的元件第二十二頁，共五十頁。第三節(jié)JTAG調(diào)試器PCB設(shè)計(jì)1.相關(guān)參數(shù)設(shè)置（1）PowerPCB設(shè)計(jì)環(huán)境參數(shù)設(shè)置在Global選項(xiàng)卡中，將DesignUnits中的單位設(shè)置為Mils。其他參數(shù)使用軟件默認(rèn)值。Grid選項(xiàng)卡設(shè)置如圖19所示：（2）Net顯示設(shè)置在PowerPCB設(shè)計(jì)窗口，單擊View|Nets命令，打開ViewNets對話框，選擇+5V單擊add將+5v添加到View窗口，在View窗口中選中+5V，這時(shí)顏色選項(xiàng)卡由灰色變成可選擇的，接下來給電源網(wǎng)絡(luò)選擇黃色作為顯示顏色，如圖20所示。第二十三頁，共五十頁。圖19Grid選項(xiàng)卡設(shè)置結(jié)果第二十四頁，共五十頁。圖20電源網(wǎng)絡(luò)顯示設(shè)置結(jié)果第二十五頁，共五十頁。（3）繪制JTAG調(diào)試器電路板邊框在PowerPCB設(shè)計(jì)窗口中，使用繪圖工具盒中的繪制板框與切割加工區(qū)命令，繪制一個(gè)2200mil*1600mil的矩形電路板邊框。（4）板層設(shè)置LayersSetup在PowerPCB設(shè)計(jì)窗口中，單擊Setup|LayerDefinition命令，打開層定義對話框LayersSetup，如圖21所示。軟件默認(rèn)板層是雙面板，在頂層（Top）和底層（Bottom）之間沒有任何層出現(xiàn)。JTAG調(diào)試器電路板為雙面板。第二十六頁，共五十頁。圖21板層設(shè)置對話框第二十七頁，共五十頁。（5）DesignRules設(shè)置在PowerPCB設(shè)計(jì)窗口中，單擊Setup|DesignRules命令，彈出如圖22所示的設(shè)計(jì)規(guī)則（Rules）窗口。單擊Default打開默認(rèn)規(guī)則對話框如圖23所示。圖22設(shè)計(jì)規(guī)則對話框第二十八頁，共五十頁。安全間距Clearance設(shè)置結(jié)果如圖24所示:

圖23默認(rèn)規(guī)則設(shè)置對話框圖24安全間距Clearance設(shè)置結(jié)果第二十九頁，共五十頁。走線Routing設(shè)置結(jié)果如圖25所示，該電路板為雙面走線。圖25走線Routing設(shè)置結(jié)果第三十頁，共五十頁。2.JTAG調(diào)試器元件布局使用設(shè)計(jì)工具盒中與元件布局相關(guān)的命令，進(jìn)行元件的布局。首先選中元件J1將其移動到板框邊緣，同時(shí)右擊選擇Query/Modify對話框，在Glued前打勾，將J1固定，其他元件均以該元件為參照進(jìn)行布局，如圖26所示。

圖26DB25移動結(jié)果第三十一頁，共五十頁。另外，選中C1電容，右擊在彈出的快速菜單中選擇FlidSide將其放置于電路板的Bottom層，其余器件均處于Top層；為了讓布局界面清晰，單擊Setup|SelectedColor打開顏色設(shè)置選項(xiàng)卡，在Other框中將connection的顏色設(shè)置為黑色(圖27)，當(dāng)布局結(jié)束時(shí)，再將其修改為區(qū)別于背景的可見顏色，布局結(jié)果如圖28所示。圖27JTAG調(diào)試器布局結(jié)果（connection為黑色）第三十二頁，共五十頁。圖28JTAG調(diào)試器元件布局結(jié)果（connection為黃色）第三十三頁，共五十頁。3.JTAG調(diào)試器布線在PowerPCB的軟件中，單擊Setup|Preferences|Design|On-LineDRC|PreventError命令，激活半自動布線功能。在布線過程中，當(dāng)需要增加過孔時(shí)，按住shift鍵同時(shí)單擊即可實(shí)現(xiàn)添加。打開設(shè)計(jì)工具盒,使用設(shè)計(jì)工具盒中的布線命令，最常用的是半自動布線命令DynamicRoute。單擊半自動布線命令后，單擊需要連線的焊盤，布線開始，JTAG調(diào)試器布線結(jié)果如圖29所示。第三十四頁，共五十頁。圖29JTAG調(diào)試器PCB設(shè)計(jì)結(jié)果第三十五頁，共五十頁。4.JTAG調(diào)試器灌銅區(qū)設(shè)置使用命令繪制灌銅區(qū)邊框，修改灌銅區(qū)屬性，將其指定給Bottom層，分配給地網(wǎng)絡(luò)即將灌銅區(qū)指定為底層的地網(wǎng)絡(luò)上。使用右鍵菜單中Flood命令，完成灌銅，結(jié)果如圖30所示。圖30JTAG調(diào)試器灌銅結(jié)果第三十六頁，共五十頁。5.JTAG調(diào)試器電路的設(shè)計(jì)驗(yàn)證在PowerPCB的設(shè)計(jì)窗口中，單擊Tools|VerifyDesign命令，打開設(shè)計(jì)驗(yàn)證窗口，在檢查欄目Check下，單擊Clearance|Start命令，提示發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，如圖31所示。元件的PCB封裝外框超過了電路板邊框，在這里實(shí)際電路情況需要這樣放置，可以不用修改，繼續(xù)驗(yàn)證其它項(xiàng)目。圖31與外框間距錯(cuò)誤提示第三十七頁，共五十頁。6.JTAG調(diào)試器電路絲印的調(diào)整在布線完成后，調(diào)整元件的參照名等絲印數(shù)據(jù)。如圖16中C2的位置是橫向的，需要調(diào)整為正常位置。7.CAMOUT數(shù)據(jù)輸出在PowerPCB設(shè)計(jì)環(huán)境中，單擊命令，彈出CAM文檔定義窗口。在CAM欄目下選擇<Creat>，在彈出對話框中輸入JTAG后單擊OK，使得JTAG成為當(dāng)前目錄。在CAM文檔定義窗口中，單擊Add彈出AddDocument窗口，定義輸出文件。第三十八頁，共五十頁。圖32頂層走線第三十九頁，共五十頁。圖33底