中古JTAGエミュレータの在庫・価格

JTAGエミュレータは、ホストPCのデバッガソフトとマイコンやSoCを載せたターゲット基板の間に入るデバッグ用インタフェース機器で、デバッグプローブとも呼ばれる。CPUそのものを専用ハードウェアで置き換えていた従来のICEと違い、チップに内蔵されたデバッグ回路をJTAG経由で操作する方式のため、量産品と同じチップを載せたまま実機上で書き込みと解析ができる。
仕組みの基礎は、基板検査用のバウンダリスキャンとして規格化されたIEEE 1149.1である。チップ内部のTAP(テストアクセスポート)にはTCK(クロック)、TMS(モード選択)、TDI(データ入力)、TDO(データ出力)の4本と、必要に応じてTRST(リセット)をつなぐ。TAPコントローラはTMSで状態が切り替わるステートマシンで、命令レジスタとデータレジスタへのシリアルな書き込みと読み出しを繰り返す。TMSとTDIはTCKの立ち上がりで取り込まれ、TDOは立ち下がりで変化する。規格はクロック周波数を定めておらず、デバッグでは数MHz〜20MHz程度がよく使われる。配線遅延でセットアップ・ホールド時間が足りないときは、TCKを下げると安定しやすい。エミュレータはUSBやEthernetでPCから受けたコマンドをこの手順に変換し、コアの停止・再開、ステップ実行、ブレークポイント設定、レジスタやメモリの読み書き、内蔵・外付けフラッシュへの書き込みを行う。
Arm系では、チップ内のCoreSightというデバッグ・トレース機構をJTAGか2線式のSWD(SWDIOとSWCLK)で使う。SWDでは空いたTDO端子をSWOとしてトレース出力に回せるので、CPUを全速で動かしたままPCサンプリングやイベント情報を取り出せる。命令単位の詳細なトレースには、ETMの並列トレースポートとそれに対応した上位機種が必要になる。
実務で最初に確認すべきなのはコネクタである。Arm系では2.54mmピッチの20ピン標準JTAGコネクタと、1.27mmピッチの10ピン・20ピンCortexデバッグコネクタが代表的で、形状が合わない場合は変換アダプタを使う。20ピン標準品にはVTREF(ターゲットI/O電源の参照電圧)、RTCK、システムリセットなども割り当てられている。エミュレータはVTREFを基準に入出力レベルを合わせるので、I/O電圧が1.8〜5V程度なら1台で対応できる製品が多い。コアクロックへの同期が必要な一部のコアには、RTCKを使うアダプティブクロッキングで対応する。デバッグケーブルは基本的に活線挿抜を想定していない。GNDとVTREFを先につながないと、グリッチでターゲットがリセットされることがある。また、リセット信号の配線しだいではTAPやオンチップブレークポイントまで初期化されて接続が切れる。デバッグ端子の結線は回路設計の段階で確認しておきたい。
主な用途は、組込みソフトウェアの開発・デバッグ、試作基板の立ち上げ、量産工程や保守でのファームウェア書き込みである。複数のデバイスをデイジーチェーンでつないだ基板では、同じJTAG経路でFPGAのコンフィギュレーションやバウンダリスキャンによる実装検査を行うこともある。中古品を選ぶときは、対応するCPUアーキテクチャ、使えるデバッガソフト、ホストOSやライセンスのサポート状況を確認することが大切である。