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FPGA（Field Programmable Gate Array）由于其高性能、可编程等特性,用户可以根据自己的需要,更改FPGA中的配置信息,实现设计的功能。目前FPGA已经在载人航天、高轨预警、月球和火星探测、北斗卫星导航以及太空空间站等重大航天工程中广泛使用。JTAG（Joint Test Action Group）是FPGA中一个至关重要的模块,主要负责FPGA芯片的配置与测试等功能。外部配置数据能够通过JTAG模块载入到芯片的可编程区域,实现配置功能;也可以执行边界扫描测试指令测试芯片的内部互联或者观测、修改电路的行为,来完成芯片测试功能。由于本文设计的JTAG模块要用于一款宇航级高性能千万门级FPGA芯片中,所以相较于普通的JTAG电路,本文的JTAG电路具有以下的特点:1.兼容IEEE 1149.1与IEEE 1532标准,可以实现通过两套标准来完成FPGA的配置;2.可以实现千万门级FPGA芯片的测试功能,设计的扫描链长度为2505bits;3.满足FPGA芯片宇航级的要求,JTAG单粒子功能中断指标可达4.7?10-10次/器件/天。为此,本文做了如下的工作:1.阅读相关文献资料,深入研究IEEE 1149.1与IEEE 1532两套标准的原理,内部结构以及组成部分的逻辑功能,同时理解FPGA的体系架构,配置原理,为电路的设计奠定基础;2.根据FPGA芯片的特性,设计了JTAG电路的整体架构,以及每个模块的电路,如TAP控制器、ISC状态机、指令寄存器以及数据寄存器等,并对部分模块做了仿真验证;3.由于设计的电路要用于宇航条件下,本文设计了敏感性测试系统,主要通过仿真评估单粒子翻转对JTAG电路各个模块的影响程度,仿真结果表明状态机模块的敏感程度最高,最后从系统级、电路级以及版图级三个方面对JTAG电路进行加固设计;4.对设计好的JTAG电路进行仿真验证,第一部分是功能验证,本文验证了JTAG模块的测试功能,包含有采样（SAMPLE）、外测试（EXTEST）、内测试（INTEST）以及旁路（BYPASS）等功能,其次验证了配置功能,分别验证了两套标准的配置行为,第二部分是时序仿真,本文仿真了JTAG电路的主要时序参数,如最高时钟频率66MHz,TMS、TDI的最小建立、保持时间为1ns、2ns,最后部分是电路的版图实现。经过以上工作,本文完成了JTAG电路的整个设计流程。实测验证结果表明JTAG电路已经达到设计要求,满足产品的相应指标,和国外产品相比,也具备很强的竞争实力。这对研发高端的FPGA芯片以及提升综合国力与振兴民族产业都有积极的意义。