I. Thiết kế lõi IP JTAG
Phần này tập trung vào thiết kế lõi IP JTAG dựa trên chuẩn IEEE 1149.1. JTAG core design được thực hiện để hỗ trợ giao tiếp và gỡ lỗi cho vi xử lý MIPS 32-bit. Các thành phần chính bao gồm TAP Controller, Instruction Register (IR), và Data Registers (DR). Thiết kế này nhằm đảm bảo khả năng kiểm tra và gỡ lỗi hiệu quả trên các hệ thống phần cứng phức tạp.
1.1. Tổng quan thiết kế TAP
TAP (Test Access Port) là thành phần trung tâm trong thiết kế lõi IP JTAG. Nó điều khiển quá trình giao tiếp và kiểm tra thông qua các tín hiệu như TCK, TMS, TDI, và TDO. TAP Controller được thiết kế dưới dạng máy trạng thái hữu hạn (FSM), đảm bảo quy trình hoạt động chính xác theo chuẩn IEEE 1149.1.
1.2. Thiết kế thanh ghi lệnh IR
Instruction Register (IR) là thành phần quan trọng trong thiết kế lõi IP JTAG. Nó lưu trữ và xử lý các lệnh kiểm tra như BYPASS, SAMPLE, và EXTEST. Thiết kế IR đảm bảo khả năng dịch và thực thi lệnh một cách hiệu quả, hỗ trợ quá trình gỡ lỗi trên vi xử lý MIPS 32-bit.
II. Hiện thực lõi IP JTAG
Phần này mô tả quá trình hiện thực lõi IP JTAG trên nền tảng FPGA. IP core implementation bao gồm việc tích hợp các khối thiết kế như TAP Controller, IR, và DR vào một hệ thống hoàn chỉnh. Quá trình hiện thực được kiểm tra thông qua mô phỏng và triển khai trên bo mạch Virtex-7.
2.1. Mô phỏng hệ thống
Mô phỏng hệ thống được thực hiện để kiểm tra tính chính xác của thiết kế lõi IP JTAG. Các kịch bản kiểm tra bao gồm việc thực thi các lệnh như CORE_RESET, RUNSTEP, và SET_BREAK. Kết quả mô phỏng cho thấy thiết kế hoạt động ổn định và đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật.
2.2. Triển khai trên FPGA
Triển khai trên FPGA là bước cuối cùng trong quá trình hiện thực lõi IP JTAG. Thiết kế được nạp vào bo mạch Virtex-7 và kiểm tra thông qua module FT232H USB to JTAG. Kết quả cho thấy thiết kế hoạt động hiệu quả, hỗ trợ gỡ lỗi trên vi xử lý MIPS 32-bit.
III. Ứng dụng và đánh giá
Phần này đánh giá giá trị và ứng dụng thực tế của thiết kế và hiện thực lõi IP JTAG. JTAG core design không chỉ hỗ trợ gỡ lỗi trên vi xử lý MIPS 32-bit mà còn có thể áp dụng cho các hệ thống nhúng khác. Thiết kế này giúp giảm chi phí và thời gian kiểm tra, đồng thời nâng cao hiệu quả trong quá trình phát triển phần cứng.
3.1. Giá trị thực tiễn
Thiết kế lõi IP JTAG mang lại giá trị thực tiễn cao trong việc kiểm tra và gỡ lỗi các hệ thống phần cứng phức tạp. Nó hỗ trợ các tính năng như Single-step và Breakpoint, giúp quá trình gỡ lỗi trở nên dễ dàng và hiệu quả hơn.
3.2. Hướng phát triển
Hướng phát triển tương lai của thiết kế lõi IP JTAG bao gồm việc tích hợp thêm các tính năng gỡ lỗi nâng cao và hỗ trợ nhiều kiến trúc vi xử lý khác nhau. Điều này sẽ mở rộng phạm vi ứng dụng của thiết kế trong các lĩnh vực công nghiệp và nghiên cứu.
