一種調試下載設備的製作方法

2023-04-26 17:56:41 1

專利名稱：一種調試下載設備的製作方法
技術領域：
本發明屬於調試下載設備技術領域，具體地說，是涉及一種用於在PC機與 ARM系統之間進行通信和程序下載的設備。
背景技術：
在移動通信終端行業中，大多數終端設備的主晶片都釆用的是ARM核，比 如目前廣泛使用的以ARM為內核的處理器晶片。ARM晶片上設置有JTAG邊界掃 描口， ARM內部提供了 3個JTAG型的掃描鏈，可以進行調試和配置嵌入式的 ICE-RT邏輯。JTAG是Joint Test Action Group縮寫，是1985年制定的4企測 PCB和IC晶片的一個標準，1990年^^多改後成為IEEE的一個標準，即 IEEE1149. 1-1990。通過這個標準，可以對具有JTAG接口的晶片的硬體電3各進 行邊界掃描和故障檢測。JTAG最初用來對晶片進行測試，基本原理是在器件內 部定義一個TAP (Test Access Port;測試i方問口 )，通過專用的JTAG測試工具 對其內部節點進^f亍測試。
目前，在移動通信終端領域，軟體工程師在調試軟體或者在生產線上由於 某些特殊原因要求通過JTAG接口給終端設備下載程序時，需要一些特殊的調試 下載設備來完成。這些調試設備通常比較昂貴， 一般都通過LAN總線對ARM系 統實現調試及程序下載。使用這樣的調試下載設備無疑對移動終端設計公司和 終端生產廠商都是一項高額的成本。

發明內容
本發明的目的在於提供一種成本低廉的JTAG調試下載設備，以降低移動終
端設計公司的開發成本以及終端生產廠商的生產成本。
為解決上述技術問題，本發明採用以下技術方案予以實現
一種調試下載設備，包括USB接口 、 JTAG接口以及USB轉JTAG信號處理 電路；其中，所述USB轉JTAG信號處理電路通過其差分信號端連接所述的USB 接口 ，將接收到USB數據信號轉換為JTAG信號傳輸至所述的JTAG接口 。
為了實現對USB接口的擴展，在所述USB >^妻口與USB轉JTAG信號處理電i 各 之間連接有USB擴展晶片，對所述USB接口進行多路擴展，擴展後形成的其中 一路USB擴展接口連接所述USB轉JTAG信號處理電路的差分信號端；另一路 USB擴展接口連接一 USB硬體電路狗，用於確保本調試下載設備的授權使用。
進一步的，在所述USB轉JTAG信號處理電路的JTAG信號端連接有數據緩 沖器，通過所述數據緩衝器連接所述的JTAG接口 ，以提高數據輸出的驅動能力。
此外，在所述調試下載設備上還設置有串行接口，優選UART接口，通過通 用異步串行總線連接所述USB轉JTAG信號處理電路的串行信號傳輸埠 。
又進一步的，在所述調試下載設備中還設置有電源管理電路，其輸入端連 接所述USB接口的+5V電源輸入端，將所述+5V電源轉換為調試下載設備中各功 能晶片所需的直流工作電壓後為功能晶片提供工作電源。這樣，可以使本發明 的調試下載設備在無需配置獨立電源的l^th上實現整機設備的正常運行。
其中，在所述的電源管理電路中包含有一電源轉換晶片，其輸入端連接所 述USB接口的+5V電源輸入端，將+5V電源轉換為+3. 3V直流電壓連接所述調試 下載設備中需要+3. 3V工作電源的功能晶片的電源端，比如所述的數據緩衝器 等。
再進一步的，在所述USB轉JTAG信號處理電路中包含有一 USB轉JTAG集 成晶片，將接收到的USB差分數據信號轉換為JTAG信號和UART信號分別連接 所述的JTAG接口和UART接口 ，其工作電壓取自所述USB接口的+5V電源輸入。
與現有技術相比，本發明的優點和積極效果是本發明的調試下載設備結 構簡單，成本低廉，利用其上設置的USB接口連接PC機，並將PC機輸出的數
據和指令信號轉換為JTAG信息通過其JTAG接口傳輸至ARM系統，從而實現了 將PC機中的ARM系統軟體下載到ARM系統的FLASH中，以代替現有的專用調試 下載設備完成對移動終端設備的在線調試以及程序下載任務，達到了降低移動
附困說明


圖1是本發明所提出的調試下載設備的整機系統原理框圖; 圖2是圖1中USB轉JTAG晶片的電路連接原理圖； 圖3是圖1中USB擴展晶片的電路連接原理圖； 圖4是圖1中數據緩衝器的電路連接原理圖； 圖5是圖1中電源轉換晶片的電路連接原理圖。
具體實施例方式
下面結合附圖對本發明的具體實施方式
進行詳細地說明。 本發明的調試下載設備通過USB接口連接外部PC機，從PC機上下載需要 發送給以ARM為核的處理器系統的指令和數據，並將其轉換成標準的 JTAG(IEEE1149. 1-1990)通信方式來達到對採用該處理器的移動終端設備的在 線調試和軟體下載目的。ARM晶片包含邊界掃描電路，通過JTAG的TAP控制器 來實現指令和數據的移入，PC機軟體用於發送相應的包括進入調試模式和退出 調試模式的控制指令，以及傳輸對應的地址和數據等信息。
本發明的調試下載設備主要由USB接口 、 JTAG接口以及USB轉JTAG信號 處理電路三部分組成。其中，所述USB轉JTAG信號處理電路通過其差分信號端 連接所述的USB接口，通過所述USB接口連接外部PC機，接收PC機發出的調 試或下載程序，進而將接收到USB數據轉換為JTAG信號傳輸至所述的JTAG接 口，然後，利用所述的JTAG接口連接移動終端設備，以將JTAG信號傳輸至其 ARM系統的FLASH中，完成系統調試或軟體程序的下載功能。
實施例一，參見圖1所示，在本實施例的調試下載設備中，其硬體電路主
要由USB接口、USB轉JTAG信號處理電路、USB擴展晶片、電源管理電路、Buffer 數據緩沖器、USB硬體電路狗以及一個標準的20針JTAG接口組成。其中，在 所述的USB轉JTAG信號處理電路中釆用一 USB轉JTAG集成晶片作為主晶片， 配合簡單的外圍電路實現USB信號和JTAG信號之間的轉換，從而將PC機發出 的數據和指令信號轉換為JTAG信息發送出去。USB擴展晶片可以對本設備的USB 接口進行拓展,使得一個USB接口可以同時連接兩個甚至更多個USB接口晶片， 以滿足USB轉JTAG晶片和其他USB接口晶片的連接需求。在本實施例中，通過 所述USB擴展晶片一方面連接USB轉JTAG晶片的差分信號端；另一方面與一 USB硬體電路狗相連接。所述USB硬體電路狗主要用於確保本設備的授權使用， 軟體可以通過PC機的USB接口找到硬體電路狗，通過讀取硬體電路狗中的信息 判斷該設備是否被授權使用。電源管理電路可以向本設備中的電路提供工作電 源，將USB線上的電壓轉換成電路中需要的+5V或者+3. 3V直流工作電壓，在無 需配置獨立電源的前提下實現本設備電路的正常工作，以簡化電路結構。Buffer 數據緩衝器連接在所述的USB轉JTAG晶片和JTAG接口之間，以提高數據輸出 的驅動能力。此外，所述的USB轉JTAG晶片除了能夠提供一組JTAG信號輸出 外，還能夠輸出一組通用異步串行數據，連接所述調試下載設備的UART接口， 使PC機軟體通過此設備的UART接口與配置有該種串口的目標系統相連接，實 現PC機軟體程序的雙路下載或者實現與目標機的串行通信，以擴大所述調試下 載設備的適用領域。
以下結合圖2 圖5具體闡述本實施例中調試下載設備的具體電路結構。 如圖3所示，JP1為所述調試下載設備上設置的USB接口 ，連接外部的PC 機，接收外部PC機發出的+5V直流電源VUSB以及數據和指令信號。其中，所 述+5V直流電源VUSB通過USB接口 JP1的電源端Vbus輸入，為調試下載設備 提供工作電壓， 一方面通過由電阻R2、 R3、 R5和電容C1、 C2、 C3、 C12、 C13、 C16、 C18組成的阻容濾波網絡連接USB轉JTAG晶片Nl的電源端VCC;另一方
面連"^妄如圖5所示的電源管理電i 各，將+5V直流電源轉化為+3. 3V直流電壓，為 調試下載設備中需要+3. 3V工作電壓的功能晶片提供直流供電，比如Buffer數 據緩沖器N3、 N4等。而所述的數據和指令信號則通過USB接口 JP1的差分數據 端D+、D-分別經電阻R26、R27連接所述USB擴展晶片N2的差分數據埠 USB_DP、 USB—DM。所述USB擴展晶片N2可以將接收到的差分數據信號擴展為4路，分別 通過其USB擴展接口 USB1 USB4輸出。在本實施例中，擴展後形成的第一3各USB 擴展接口 USB1-DP、 USB1—DM分別經分壓電阻R30、 R31—方面連接所述USB轉 JTAG晶片Nl的差分信號端USBDP、 USBDM;另一方面分別通過分壓電阻R45、 R46接地。擴展後形成的第二i 各USB擴展4妄口 USB2_DP、 USB2_DM則分別經電阻 分壓網絡R33、 R47和R32、 R48連4妻USB ^妄口 JP2，進而通過所述USB4妾口 JP2 連接USB硬體電路狗。PC機軟體可以通過USB數據線讀取USB硬體電路狗中的 信息，進而判斷該設備是否被授權使用。其中，所述USB轉JTAG晶片Nl的 +5V電源輸出端VCC50在濾波電容C11、 C15的濾波作用下，經USB接口 JP2的 電源端Vbus向USB硬體電路狗提供+5V直流工作電壓；USB硬體電路狗的接地 端經USB接口 JP2的接地端GND連接本系統的信號地，實現USB硬體電路狗與 本設備共地。此外，晶體振蕩器CR1與電阻R18、 R28、 R29、電容C23、 C24組 成晶振電路，為所述USB擴展晶片N2提供基準時鐘。
圖2中，所述USB轉JTAG晶片Nl將接收到的USB差分數據信號一方面轉 換成JTAG信號，通過其數據埠 ACBUSO、 ADBUSO ADBUS7輸出至圖4所示的 Buffer數據緩衝器N3、 N4中，進而通過所述的Buffer數據緩衝器N3、 N4連 接本設備的JTAG接口 ，通過標準JTAG接口連接外部移動終端設備，以實現將 外部PC機中的軟體程序下載到移動終端設備的ARM系統中，完成對移動終端設 備的調試或者軟體的在線升級任務。所述的Buffer數據緩衝器N3、 N4可以起 到驅動接口的作用，保證數據信息的穩定輸出。另一方面，所述的USB轉JTAG 晶片Nl還具有將USB差分數據信號轉換成通用異步串^f亍悽史據UART的功能，具 體通過其數據埠 BDBUSO BDBUS 輸出，進而經通用異步串行總線連接所述調
試下載設備上設置的UART接口 ，利用所述UART接口連接外部帶有UART接口的 待調試設備，以同時實現對所述待調試設備內部程序的下載更新。同理，晶體 振蕩器CR2與電容C27、 C28組成晶振電i 各，為所述USB轉JTAG晶片Nl ^是供基 準時鍾。
圖5為所述電源管理電路的具體實現結構，具體可採用一電源轉換晶片N5 配合簡單的外圍電路實現。其中，通過本設備的USB接口 JP1引入的+5V直流 電源經由電阻R7、電容C19和電感Ll組成的濾波網絡連接所述電源轉換晶片 N5的輸入端LX,將+5V直流電源轉換為+3. 3V直流電壓通過其輸出端OUT輸出， 進而連接所述調試下載設備中需要+3. 3V工作電壓的功能晶片的電源端，比如 所述Buffer數據緩沖器N3、 N4的電源端VDD1等，為功能晶片或者其他功能電 3備提供工作電源。
本發明的調試下載設備可以廣泛應用到移動終端設備以ARM為核的CPU的 程序下載中，PC機中的軟體程序可以通過本設備轉換為JTAG指令和數據，進 而傳送至目標終端設備中，而且還可以方i更地實現對多部移動終端設備軟體的 同時下載功能。
當然，以上所述僅是本發明的一種優選實施方式，應當指出，對於本技術 領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改 進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護範圍。
權利要求
1、一種調試下載設備，其特徵在於包括USB接口、JTAG接口以及USB轉JTAG信號處理電路；其中，所述USB轉JTAG信號處理電路通過其差分信號端連接所述的USB接口，將接收到USB數據信號轉換為JTAG信號傳輸至所述的JTAG接口。
2、 根據權利要求1所述的調試下載設備，其特徵在於在所述USB接口與 USB轉JTAG信號處理電路之間連接有USB擴展晶片，對所述USB接口進行多路 擴展,擴展後形成的其中一路USB擴展接口連接所述USB轉JTAG信號處理電路 的差分信號端。
3、 根據權利要求2所述的調試下載設備，其特徵在於通過所述USB擴展 晶片擴展後形成的另 一路USB擴展接口連接一 USB硬體電路狗。
4、 根據權利要求1所述的調試下載設備，其特徵在於在所述USB轉JTAG 信號處理電路的JTAG信號端連接有數據緩衝器，通過所述數據緩衝器連接所述 的JTAG接口。
5、 根據權利要求1至4中任一項所述的調試下載設備，其特徵在於在所 述調試下載設備上還設置有串行接口 ，連接所述USB轉JTAG信號處理電路的串 行信號傳輸埠 。
6、 根據權利要求5所述的調試下載設備，其特徵在於所述串行接口為 UART接口 ，通過通用異步串行總線連接所述USB轉JTAG信號處理電路的串行 信號傳輸埠 。
7、 根據權利要求5所述的調試下載設備，其特徵在於在所述調試下載設 備中還設置有電源管理電路，其輸入端連接所述USB接口的+5V電源輸入端， 將所述+5V電源轉換為調試下載設備中各功能晶片所需的直流工作電壓後，為 所述功能晶片提供工作電壓。
8、 根據權利要求7所述的調試下載設備，其特徵在於在所述電源管理電路中包含有一電源轉換晶片，其輸入端連接所述USB接口的+5V電源輸入端， 將+5V電源轉換為+3. 3V直流電壓連接所述調試下載設備中需要+3. 3V工作電源 的功能晶片的電源端。
9、 根據權利要求5所述的調試下載設備，其特徵在於在所述USB轉JTAG 信號處理電路中包含有一 USB轉JTAG集成晶片，將接收到的USB差分數據信號 轉換為JTAG信號和UART信號分別連接所述的JTAG接口和UART接口 。
10、 根據權利要求9所述的調試下載設備，其特徵在於所述USB轉JTAG 集成晶片的工作電壓取自所述USB接口輸入的電源。
全文摘要
本發明公開了一種調試下載設備，包括USB接口、JTAG接口以及USB轉JTAG信號處理電路；其中，所述USB轉JTAG信號處理電路通過其差分信號端連接所述的USB接口，將接收到USB數據信號轉換為JTAG信號傳輸至所述的JTAG接口。該設備結構簡單，成本低廉，利用其上設置的USB接口連接PC機，並將PC機輸出的數據和指令信號轉換為JTAG信息通過其JTAG接口傳輸至ARM系統，從而實現了將PC機中的ARM系統軟體下載到ARM系統的FLASH中，以代替現有的專用調試下載設備完成對移動終端設備的在線調試以及程序下載任務，達到了降低移動終端設計公司的開發成本以及終端生產廠商的生產成本的設計目的。
文檔編號G06F13/40GK101187911SQ20071011335
公開日2008年5月28日 申請日期2007年10月15日 優先權日2007年10月15日
發明者文 林, 王亞寧, 邱保錦 申請人:青島海信移動通信技術股份有限公司