Конфигурирование через интерфейс JTAG

Интерфейс JTAG был разработан группой специалистов по проблемам тестирования электронных компонентов (Joini Action Group). Oн был зарегистрирован в качестве промышленного стандарта IEEE Std 1149.1-1990 (IEEE Standard Test Access Port and Boundary-Scan Architecture). Он может быть использован для следующих целей:

· тестирования печатных плат

· конфигурирования (программирования) кристалла

· внутрисхемной отладки

 

Применительно к лабораторному стенду режим конфигурирования через интерфейс граничного сканирования JTAG используется в процессе разработки и отладки учебных или прикладных проектов. Данный режим позволяет: конфигурировать вспомогательную ПЛИС EPM3128 (возможно только в режиме конфигурации через JTAG) и основную ПЛИС EP1C3, выполнять внутрисхемную отладку проекта, используя встроенные средства пакета проектирования Altera Quartus II. Конфигурационные файлы для основной ПЛИС EP1C3 при таком режиме работы не сохраняются в энергонезависимой памяти стенда и будут утеряны при отключении питания или рестарте системы. Еще одним недостатком данного способа конфигурирования ПЛИС можно считать потенциально опасное подключение стенда к ПК.

 

 

Рис. 32 Подключение SDK-6.1 к ПК по интерфейсу JTAG

 

Порядок конфигурирования ПЛИС с помощью JTAG:

 

1. Проверьте, что на инструментальном компьютере установлен и функционирует

драйвер адаптера интерфейса JTAG ByteBlaster. Для этого запустите программу его инициализации bblpt.exe /i из подкаталога C:\ Programm Files\altera\quartus41\drivers\i386\.

 

2. Если SDK-6.1 уже подключен к ПК, перейдите к п.4.

 

3. Отключите питание SDK-6.1: адаптер питания из розетки или разъем кабеля адаптера от стенда.

 

4. Подключите SDK-6.1 к параллельному порту LPT компьютера с помощью адаптера

ByteBlaster (рис. 30).

 

5. Подключите питание к SDK-6.1.

 

6. Создайте и скомпилируйте проект, предназначенный для основной ПЛИС EP1C3

стенда SDK-6.1, в инструментальной среде Altera Quartus II. В результате успешной компиляции должен быть создан конфигурационный файл с расширением .sof (SRAM Object File – файл для конфигурирования ПЛИС на базе статической памяти, к которым, в частности, относятся микросхемы семейства Cyclon).

 

7. Запустите встроенный в Quartus II программатор для этого щелкните по пиктограмме программатора на горизонтальной панели инструментов или выберите пункт меню Tools-> Programmer (Рис.33).

Настройте цепочку JTAG устройств. Первым устройством обязательно должно быть указано устройство EPM3128AT100 (кнопка - Add Device – Добавить Устройство), вторым - EP1С3T144. Для основной ПЛИС EP1С3 укажите SOF файл для программирования, установите флажок в колонке Program/Configure.

Для вспомогательной ПЛИС EPM3128 программируемый файл не указывать (кроме случаев обновления системной конфигурации вспомогательной ПЛИС), не устанавливать флажки ни в одной из колонок (рис. 33).

 

 

Рис. 33  Окно диалога настройки цепочки JTAG устройств

8. Нажмите кнопку RESET на стенде. Должен загореться светодиод «CONFIG».

 

9. Для запуска процесса программирования нажмите кнопку «Start».

 

10. В случае успешного окончания программирования линейка «Progress» дойдет до 100%, после чего загруженная конфигурация активизируется и погаснет светодиод «CONFIG».

 

11. Если программирование невозможно, то процесс автоматически прервется и в окне системных сообщений Quartus II выведется надпись с описанием причины. Например, «Error: Can't access JTAG chain» означает, что адаптер ByteBlaster не подключен к ПК или стенду, или к стенду не подключено питание.

 

12. Перезагрузка конфигурации может быть выполнена выполнением только пп. 8 и 9,

без отключения питания и реинициализации системы.

В случае, если есть подозрения на неисправность стенда, можно попытаться локализовать неполадку при помощи встроенной программы тестирования. Ниже описываются функции этой тестовой программы.

 

ЛИТЕРАТУРА

 

1. Грушвицкий Р.И., Мурсаев А.X. Угрюмов Е.П. Проектирование систем на микросхемах программируемой логики. — СПб.: БХВ-Петербург, 2002.

2. Угрюмов Е.П. Цифровая схемотехника. – СПб.: БХВ, 2000.

 

ПРИЛОЖЕНИЕ

 

Таблица распайки выводов и сигналов ПЛИС EP1C3T144-8 и элементов управления стендa

                                                                                                                           

                                                                                                                       Табл. 1

Название	Вывод ( Pin )
Генератор тактовых импульсов( clk )	Pin_93
Осциллограф
Channel A	Pin_1
Channel В	Pin_3
Движковые переключатели
sw0	Pin_112
sw1	Pin_120
sw2	Pin_113
sw3	Pin_121
sw4	Pin_114
sw5	Pin_122
sw6	Pin_119
sw7	Pin_123
Светодиоды
led0	Pin_104
led1	Pin_105
led2	Pin_106
led3	Pin_107
led4	Pin_108
led5	Pin_109
led6	Pin_110
led7	Pin_111
Кнопка «Control»	Pin_133

Все каналы дискретного ввода-вывода, выведенные на переднюю панель лабораторного макета,  представлены в таблице 2.

                                                                                                           Табл. 2

№	«EXTERNAL PIO»	КАНАЛЫ ДИСКРЕТНОГО ВВОДА-ВЫВОДА
1	2	3
1	EXT_GND	Общий
2	EXT_GND	Общий
3	ELVDS0N	Дискретный порт ввода-вывода, инвертирующий вход порта LVDS4 ПЛИС
4	ELVDS1N	Дискретный порт ввода-вывода, инвертирующий вход порта LVDS3 ПЛИС
5	EXT_OE_G0	Разрешение гальванически изолированных портов нн. 3-6
6	EXT_GND	Общий
7	ELVDS2P	Дискретный порт ввода-вывода, неинвертирующий вход порта LVDS2 ПЛИС
8	ELVDS2N	Дискретный порт ввода-вывода, инвертирующий вход порта LVDS2 ПЛИС
9	EVREF0B1	Дискретный порт ввода-вывода,опорное напряжение банка выводов №1
10	EDPCLK1	Дискретный порт ввода-вывода
11	EXT_OE_G1	Разрешение гальванически изолированных портов нн. 9-12
12	EXT_GND	Общий
13	ELVPIO0	Дискретный порт ввода-вывода
14	ELVPIO1	Дискретный порт ввода-вывода
15	EPLL1_OUTP	Дискретный порт ввода-вывода, выход PLL1
16	EPLL1_OUTN	Дискретный порт ввода-вывода, выход PLL1
17	EXT_OE_G2	Разрешение гальванически изолированных портов нн. 15-18
18	EXT_GND	Общий
19	EVREF1B1	Дискретный порт ввода-вывода, опорное напряжение банка выводов №1
20	EDPCLK0	Дискретный порт ввода-вывода
21	EVREF2B1	Дискретный порт ввода-вывода, опорное напряжение банка выводов №1
22	ELVPIO2	Дискретный порт ввода-вывода
23	EXT_OE_G3	Разрешение гальванически изолированных портов нн. 21-24
24	EXT_GND	Общий
25	ELVDS3P	Дискретный порт ввода-вывода, неинвертирующий вход порта LVDS1 ПЛИС
26	ELVDS3N	Дискретный порт ввода-вывода, неинвертирующий вход порта LVDS1 ПЛИС
27	ELVDS4P	Дискретный порт ввода-вывода, неинвертирующий вход порта LVDS0 ПЛИС
28	ELVDS4N	Дискретный порт ввода-вывода, неинвертирующий вход порта LVDS0 ПЛИС
29	EXT_OE_G4	Разрешение гальванически изолированных портов нн. 27-30
30	EXT_GND	Общий
31	ELVDSCLK1P	Дискретный порт ввода-вывода
32	ELVDSCLK1N	Дискретный порт ввода-вывода
33	EXT_OE_G5	Разрешение гальванически изолированных портов нн. 33, 34, 37, 38
34	EXT_GND	Общий
35	ELVDS5P	Дискретный порт ввода-вывода
36	ELVDS5N	Дискретный порт ввода-вывода
37	EXT_GND	Общий
38	EXT_GND	Общий

(На разъемы осциллографа - Channel A и Channel В – выведены сигналы ELVDS0Р и ELVDS1Р соответственно).

Тест стенда SDK-6.1

 

       Тестирование стенда может помочь в обнаружении и локализации возникших неполадок.

Перед проведением теста переведите все 8 движковых переключателей в нижнее положение и установите на переключателях «PAGE» номер 0001 (куда записана программа тестирования по умолчанию), нажмите «Reset» – стенд перейдет в тестовый режим. На ЖКИ будет выведена надпись «I’m sdk 6.1! Select test…» (Я - sdk 6.1! Выберите тест…). После этого выберите нужный тест путем перевода соответствующего переключателя в верхнее положение, при этом на ЖКИ внизу отобразится название теста. Для запуска теста нажмите кнопку «Control».

 

№ переключателя	Тест
sw0	тест интерфейса RS-232
sw2	тест каналов ввода-вывода
sw4	тест движковых переключателей и светодиодов
sw5	тест памяти EEPROM

1. Тест интерфейса RS-232:

 

Подключите стенд SDK-6.1 к компьютеру при помощи интерфейсного кабеля RS-232. Переведите стенд в тестовый режим и передвиньте переключатель sw0 в верхнее положение. Нажмите кнопку «Control» и запустите на ПК программу-терминал (например, Hyper Terminal, на скорости 115200 Кбит/с) и вводите с клавиатуры символы. Стенд принимает символ, отображает его и эхом отправляет обратно на компьютер. Если каждый введенный символ будет появляться в начале нижней строки ЖКИ и на экране терминала, значит интерфейс RS-232.функционирует корректно.

Для выхода из теста нажмите кнопку «Control» или передвиньте переключатель в нижнее положение.

 

2. Тест дискретных портов ввода-вывода:

 

Переведите стенд в тестовый режим и передвиньте переключатель sw2 в верхнее положение, нажмите кнопку «Control». На дискретные порты (каналы дискретного ввода-вывода – «External PIO») будет подаваться «бегущая единица» и «бегущий ноль» с частотой примерно 1 Гц.

Для выхода из теста нажмите кнопку «Control» или передвиньте переключатель в нижнее положение.

 

3. Тест движковых переключателей и светодиодов

 

Переведите стенд в тестовый режим и передвиньте переключатель sw4 в верхнее положение, нажмите кнопку «Control». На второй строке ЖКИ появится надпись – «Move switches» («Двигайте переключатели»). Теперь состояние восьми переключателей отображается на восемь светодиодов. Для выхода из теста нажмите кнопку «Control».

 

4. Тест памяти EEPROM

 

Переведите стенд в тестовый режим и передвиньте переключатель sw5 в верхнее положение, нажмите кнопку «Control». Если EEPROM работает правильно во второй строке появится надпись «ОК», в противном случае появится надпись «Failed». Для выхода из теста нажмите кнопку «Control».