0. 前言

上篇簡單的介紹後，本篇將深入介紹MPSSE中，常用到的Command，
作為下一篇實作部分的引導!

本文預計主要分成以下小節:

• Initial & Configure Commands
• JTAG Control
  • LSB Data In/Out Commands
  • TMS Out Commands

以上部分用來分別探討，從初始化開始到常用的TDI、TDO、TMS等訊號處理的Commands
  
  
  

1. Initial & Configure Commands

由於FT2232晶片中其實沒Register等東西需要設定，初始化的方式也很簡單，
傳幾個Commands把需要的東西打開/關閉，讓他可以在指定的功能下使用!

底下分成幾個小節分別說明這些部分!
  
  

1.1 Set Data bits(High Byte/Low Byte)

一般在初始化的時候，必要設定每根訊號線的初始值及訊號線的方向(Input/Output)，
在MPSSE中會將16根訊號線拆成High Byte、Low Byte兩組，然後利用各自的Command設定初始值(Value)及方向(Direction)

• 0x80, 0xValue, 0xDirection: 設定Low Byte那組的Value及Direction
• 0x82, 0xValue, 0xDirection: 設定High Byte那組的Value及Direction
  Direction中，1表示為Output

例如:

我希望將這16根訊號線的初始值(Value)設定為0x0808(LSB對應GPIO 0、MSB對應GPIO 15)和方向(Direction)設定為0x0a1b，則使用下面兩組Commands:
"0x80, 0x08, 0x1b" 和 "0x82, 0x08, 0x0a"

轉換的方式如下:

0x0808 = (0000 1000 0000 1000)
0x0a1b = (0000 1010 0001 1011)

對應到Pin上:

表示其中ADBUS3、ACBUS3初始值為1，
而且ADBUS0、ADBUS1、ADBUS3、ADBUS4、ACBUS1、ACBUS3皆為Output!
  
  

1.2 Clock Divisor

當然，作為一個USB和JTAG溝通之間的橋梁，不免俗的一定要有Command來控制Adapter出TCK的速度!

首先介紹一下FT2232H中，Clock的計算方式:

在FT2232H中內部預設使用的頻率是60 MHz，計算方式如下!

其中，ValueH、ValueL為使用者設定的部分，主要是將原先的除數分成前8-bits的ValueH和後8-bits的ValueL!

為了相容於前版的FT2232D中使用的12 MHz，因此在FT2232H中而外提供指令將原先頻率先除頻(Frequency divider)變成12 MHz，因此計算方式也可以變成如下所示!

以下是Value和頻率對應的關係:

因此在這邊介紹兩組共三個MPSSE Command!
第一組是除頻器的開關(Clk Divide by 5):

• 0x8A: 關閉除頻器，預設使用的CLK為60 MHz
• 0x8B: 開啟除頻器，將使用的CLK降至12 MHz

第二組則是負責設定Value的MPSSE Command:
0x86, ValueL, ValueH: 負責設定CLK的除數(Divisor)，輸出指定的TCK
  
  

1.3 Loopback

FT2232H中，提供一個自我測試的功能，讓TDI可以接回TDO中，測試TDI傳輸和TDO接收是否正常:

• 0x84: 開啟Loopback
• 0x85: 關閉Loopback

不過由於我們在JTAG中基本上是不需要用到Loopback，所以一般在初始化階段中，會送"0x85"將這個功能關閉!
  
  

1.4 RTCK(Adaptive clocking)

最後介紹一個特殊的應用:
當如果不需要使用Adapter中的TCK功能時，可以利用Target端傳過來的RTCK作為同步用!

這部分應用比較特殊，OpenOCD中在支援這功能時也有特殊限制，詳細內容可以參考: 「FAQ 2. RTCK, also known as: Adaptive Clocking - What is it?」

在這邊介紹一下FT2232H中支援這個功能的開關:

• 0x96: 開啟RTCK功能
• 0x97: 關閉RTCK功能
    
    
    

2. JTAG Control

JTAG訊號的控制，只要分成TCK、TDI、TDO和TMS等四根，
其中TCK由Adatper控制外，剩餘三根的資料進/出、資料長度、資料內容等等，
則全交由使用者自行決定，因此在MPSSE Command中，編碼主要有以下的規則:

• Bit 0: 在CLK Falling edge(-VE CLK)時，送出TDI/TMS!? (1:Yes / 0: No)
• Bit 1: 資料為bit/byte模式 (1: Bit mode / 0: Byte mode)
• Bit 2: 在CLK Falling edge(-VE CLK)時，從TDO接收資料!? (1:接收 / 0:不接收)
• Bit 3: LSB/MSB優先傳輸? (1: LSB / 0: MSB)
• Bit 4: TDI傳輸? (1:傳輸 / 0:不傳輸)
• Bit 5: 從TDO接收資料? (1:接收 / 0:不接收)
• Bit 6: TMS傳輸? (1:傳輸 / 0:不傳輸)
• Bit 7: 保持0

由於在JTAG中規定，資料必須由LSB優先傳輸，因此我們只需要考慮Bit 3為1的那些Command，
請參考下節內容!

2.1 LSB Data In/Out Commands

以下Command皆是由LSB開始發送，請參考以下Command Table:

不過在JTAG中，當TCK上升(+VE CLK)時，
TDI資料應該就已經要先準備好等待寫入，因此只需要考慮"-VE CLK Write"、"+VE CLK Read"的那些Command!

所以可以將這個Table簡化成下面的部分:

以下拆成三組來介紹:

• 純寫TDI
• 純讀TDO
• 寫TDI，並讀TDO

  
  
首先是純寫TDI的部分:

• 0x19, LengthL, LengthH, Byte1, ....... , Byte65535: 從Byte1的LSB開始依序在-VE CLK的時候，從TDI送出，總共送出(LengthH | LengthL)+1個Byte (*註1)
• 0x1B, Length, Byte: 從LSB開始，在-VE CLK的時候，從TDI送出，總共送出Length+1個Bits

(*註1) 參考下圖範例:

  
  
再來是純讀TDO的部分:

• 0x28, LengthL, LengthH: 在+VE CLK的時候，依序從LSB開始讀取，共(LengthH | LengthL)+1個Byte
• 0x2A, Length: 在+VE CLK的時候，依序從LSB開始讀取，共Length+1個Bits

  
  
最後是同時讀寫的部分:

• 0x39, LengthL, LengthH, Byte1, ....... , Byte65535: 在+VE CLK的時候送出；在-VE CLK的時候讀取；以Bytes為單位
• 0x3B, Length, Byte: 在+VE CLK的時候送出；在-VE CLK的時候讀取；以Bits為單位
    
    

2.2 TMS Out Commands

這部分主要使用以下兩種Command:

• 0x4B, Length, Byte1: 從Byte1的LSB開始，依序將0~Length+1個Bit，在-VE CLK的時候，寫入TMS中!
• 0x6B, Length, Byte1: 從Byte1的LSB開始，依序將0~Length+1個Bit，在+VE CLK的時候，寫入TMS中，並在-VE的時候從TDO中讀取資料

注意: 這邊有個小小"tricky"的地方，就是Byte1的Bit 7在TMS開始傳輸前，「會被放到TDI上」
  
  

2.3 Execution

最後，當然要介紹一下這些Command送到FTDI晶片中時，要怎麼執行，
很簡單，就是送一個0x87: Send Immediate指令就行了!

他會將晶片中的Buffer整個送出到Target端，並將結果送回PC中!
  
  
  

99. 結語

FTDI整本文件約莫30頁，不過實際應用到的部分就是那幾個，
難的是如何應用這幾個Commnads完成JTAG、TDI、TDO、TMS等訊號的控制，
並將資料回傳至上層!

明天的文章中，將作本系列最後的總結: 探討OpenOCD中如何支援MPSSE，將上層的JTAG Commands轉成對應的MPSSE Command，並支援FTDI-based Debug Adapter從初始化、設定到傳送JTAG Commands等等功能的實作和背後的秘密!

如果真的解釋沒很清楚，歡迎留言 (含金量高!?)
  
  
  

參考資料

1. FT2232H Dual High Speed USB to Multipurpose UART/FIFO IC Datasheet Version 2.5
2. AN_108 Command Processor for MPSSE and MCU Host Bus Emulation Modes