開發(fā)者分享 | 如何在設(shè)計里例化并使用BSCANE2模塊 (一）

本文轉(zhuǎn)載自：Xilinx技術(shù)社區(qū)微信公眾號

BSCANE2 模塊是 FPGA 中的一個特殊硬核模塊，是聯(lián)通外部 JTAG 管腳和 FPGA 內(nèi)部用戶邏輯的一個接口。BSCANE2 的定義和端口描述，可以在對應(yīng)器件的 Libraries Guide中找到。

比如7系列的定義可以參考 UG768，第4章。

其基本功能介紹，請參考 UG470, 第10章。

在 FPGA 中，JTAG 管腳除了負責(zé)原始的芯片測試功能 (IEEE1149.1)，還主要用于下載和調(diào)試，比如ILA就是通過 JTAG 接口捕捉內(nèi)部邏輯信號，送回 ISE 或 Vivado，并在界面上直接顯示和控制。BSCANE2 其實就是實現(xiàn)這一內(nèi)外溝通的關(guān)鍵核心模塊，這部分實現(xiàn)對于用戶來說是透明的。

那么如何利用BSCANE2 模塊，構(gòu)建用戶自己的專用內(nèi)部掃描鏈/功能鏈呢？

本文提供一個基于7系列的 ISE 版本的參考設(shè)計。通過 FPGA 的 JTAG 管腳，用戶可以直接控制內(nèi)部的邏輯實現(xiàn)自定義的功能。

UltraScale/UltraScale+ 的 BSCANE2 模塊用法和7系列基本相同。

設(shè)計說明：

這是一個關(guān)于如何使用 BSCANE2 模塊的簡單實例?；赬ilinx的開發(fā)板 KC705，該設(shè)計例化了一個 BSCANE2 模塊，由 USER1 命令控制。通過 JTAG 接口發(fā)送標(biāo)準(zhǔn)和自定義的指令，可以實現(xiàn)：

1. 從運行的設(shè)計中讀取32位的用戶ID；

2. 從 JTAG 接口輸入控制 LED燈顯示的字符串；

3. 從 JTAG 口向 BRAM 寫入32位數(shù)據(jù)；

4. 從 BRAM 讀出32位數(shù)據(jù)；

5. 向 BRAM 中一次寫入1024 bits（可用于 EDK 設(shè)計中 bootloader 的修改，升級等）。

指令定義：

該設(shè)計的 shift register 定位為33位。其中第32位（從0開始計數(shù)）用于區(qū)分JTAG發(fā)送的是指令還是數(shù)據(jù)。Bit[32] 為1，則送入的為指令；Bit[32]為0，則送入的為指令對應(yīng)的數(shù)據(jù)。其他的 JTAG 寄存器均為 32 位。

33'h100000241 用戶ID讀?。?

33'h100000242 LED 燈顯示控制；

33'h100000243?向 BRAM 寫入32位數(shù)據(jù)；

33'h100000244?從 BRAM 讀取32位數(shù)據(jù)；

33'h100000245 向 BRAM 寫入1024位數(shù)據(jù)。

設(shè)計運行實現(xiàn)：

SVF文件可以以可讀形式清楚的描述、記錄 JTAG 鏈的動作，并可以在 ISE/iMPACT或Vivado/HW Manager 中直接執(zhí)行。本設(shè)計使用 SVF 來實現(xiàn)以下功能：

1. 發(fā)送 USER1指令‘02’，來選擇和使能用戶自定義的 JTAG 鏈；

2. 發(fā)送指令‘100000241’ 讀取用戶定義ID；

3. 發(fā)送指令‘100000242’獲取一個二進制碼，并送入7位 LED 燈顯示；

4. 使用指令‘100000243’向BRAM中每次寫入一個32位數(shù)據(jù)；然后使用指令‘100000244’將寫入的數(shù)據(jù)逐個讀出來。

5. 使用指令‘100000245’向 BRAM 寫入1024位數(shù)據(jù)；如果需要寫入的數(shù)據(jù)大于1024，則多次執(zhí)行該指令即可。

設(shè)計源文件及 SVF 文件的下載地址：