Ознакомившись с работой JTAG в общих чертах и написав файл BSDL для воображаемой микросхемы в предыдущей статье, можно рассмотреть работу модуля JTAG внутри микросхем более детально. Для этого мы напишем прошивку для микроконтроллера и для ПЛИС (на «Си» и на «SystemVerilog»), которые позволят считывать/устанавливать логические уровни на отдельных выводах микросхемы через данный интерфейс.

В предыдущей статье мы немного поработали с конечным автоматом модуля JTAG в контексте чтения идентификационного номера. Совершённые нами манипуляции были бы одинаковы практически для любой микросхемы с JTAG-ом. Однако при попытке установить/считать через JTAG уровень напряжения на произвольном выводе микросхемы мы столкнёмся с объективной проблемой: количество выводов, их назначение и расположение у разных микросхем принципиально отличаются. Для того, чтобы у ПО, управляющего JTAG-ом была информация об этих отличиях, ему необходим файл описания модуля JTAG для конкретной микросхемы. Об этих файлах и пойдёт речь в данной статье.

Каждый электронщик, работающий (или отдыхающий) с цифровыми микросхемами рано или поздно обязательно сталкивается с протоколом JTAG. Значительное количество материалов о данном протоколе содержит три раздела:
1) Обширный экскурс в историю и рассказ о том, как стенд с летающими щупами и рентгеновская установка легко могут быть заменены отладчиком на 2-3 порядка дешевле их.
2) Достаточно сжатое описание протокола JTAG (с картинкой его конечного автомата).
3) Рассказ о том, что фирменный отладчик, а также программное обеспечение компании <COMPANY NAME> позволят почти без усилий протестировать почти любое устройство почти любой сложности и конфигурации.

Проблема второго раздела подобных материалов в том, что в протоколе JTAG можно выделить более одного уровня абстракции. И за один раз, причём без практических примеров, осознать JTAG целиком может быть весьма непросто. В отсутствие же целостного понимания, для инженера, использующего JTAG, данный протокол будет представлять чёрный ящик, который либо работает (и всё хорошо), либо не работает (и непонятно, что делать). Представляется, что, исключив из рассмотрения историю JTAG и рекламу бренда, а также разделив задачу на отдельные составляющие, возможно осознать JTAG полностью, обретя способность устранять проблемы в работе данного протокола на любом уровне. И первым шагом к такому пониманию будет чтение идентификационного номера микросхемы.

Данный цикл статей, начавшийся с практических измерений и чистой эмпирики, хотелось бы завершить рассмотрением некоторых теоретических аспектов, связанных с согласованием импедансов. А также рассмотреть их ценность (практическую, либо иную) с точки зрения любителя электроники, только что перешедшего от навесных проводов и Ардуино к чуть более быстрым микросхемам и устройствам.

Переходное отверстие, поставленное в определённой точке печатной платы, может как серьёзно навредить сигналу, так и наоборот, устранить негативное влияние других элементов топологии на сигнал. Для любителей электроники, недавно столкнувшихся со «звоном» и необходимостью согласовывать импедансы, далеко не все эффекты, связанные с наличием переходных отверстий, могут быть очевидны. О подобных эффектах и пойдёт речь в данной статье.

В предыдущей статье мы познакомились с общей идеологией симуляции при согласовании импедансов на примере бесплатного ПО. Посмотрим теперь, каких результатов можно ожидать от пакетов, которые используются в промышленности и стоят денег.

У любителей электроники, разобравшихся в общих чертах в процессах отражения сигнала от концов линии передачи, неизбежно возникает ряд вопросов, связанных с выбором номиналов согласующих резисторов. При согласовании на стороне источника, выбор резисторов порождает две задачи: определение волнового сопротивления линии и определение внутреннего сопротивления источника сигнала. Обе задачи решаются с помощью симуляторов. Об особенностях их применения и пойдёт речь в данных статьях.

Рано или поздно в руки любителей, начинавших с Ардуино, попадают куда более быстрые устройства. Накинув щупы осциллографа на навесные провода, они обнаруживают, что сигнал, который задумывался, как голубая линия на заглавной картинке на деле выглядит, как жёлтая. В поисках решения проблемы они приходят к весьма многогранной области знаний под названием «Целостность сигналов». И если такие её аспекты, как питание и возвратные токи относительно просты для понимания, то согласование импедансов содержит ряд контринтуитивных положений. В процессе освоения данной темы мне показалось, что материалы по ней разделены на три не слишком хорошо связанных блока:
1) теория с формулами и отсылками к 2 курсу ВУЗа
2) гипертрофированные примеры на симуляторах
3) применение на практике (с эмпирическими суевериями)

Данная статья является попыткой начать с конца. Я возьму работающую схему, выполненную в текстолите. Затем постараюсь ухудшить её характеристики так, чтобы рассогласование линий стало причиной сбоев в работе или хотя бы стало заметно на осциллографе. А затем постараюсь устранить возникшие проблемы.