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JTAG鏈路同時調試FPGA和HPS電路設計

2020年08月08日 10:08 ? 次閱讀

JTAG協議制定了一種邊界掃描的規范,邊界掃描架構提供了有效的測試布局緊湊的PCB板上元件的能力。邊界掃描可以在不使用物理測試探針的情況下測試引腳連接,并在器件正常工作的過程中捕獲運行數據。

SoC FPGA作為在同一芯片上同時集成了FPGA和HPS的芯片,其JTAG下載和調試電路相較于單獨的FPGA或ARM處理器都有一些差異,但是同時兩者又有緊密的聯系。AC501-SoC開發板上的JTAG鏈同時連接了FPGA和HPS。使用時,僅需一個JTAG鏈路,就能同時調試FPGA和HPS。FPGA和HPS各自有其獨立的JTAG信號引腳,電路設計時使用了一種串行鏈的方式來將兩者連接到一起,如圖xxx所示:

以下為4個JTAG信號的功能說明:

使用JTAG配置或調試一個器件時,根據用戶選定的器件,編程軟件(Quartus Programmer或DS-5中提供的調試器)會旁路所有其它的器件。在旁路模式下,器件通過一個旁路寄存器將編程數據從 TDI 管腳傳至 TDO 管腳,即通過TDI送入器件的配置數據會在一個時鐘周期之后呈現在TDO上。而如果將TDO端口輸出的數據再次接入另個器件的TDI端口,則能夠直接對下一個器件進行調試了。而每一個器件都有其JTAG ID,通過JTAG ID能夠辨識具體調試哪個器件。

在圖xxx(上圖)可以看到,由USB Blaster的TDO輸出的數據首先是接入到了HPS的TDI端口,然后由HPS的TDO端口流出的數據又接到了FPGA的TDI端口上,最后數據再由FPGA的TDO端口流出,回到USB Blaster的TDI端口,形成了完整的數據回路。

當需要通過Quartus Programer來配置或調試FPGA部分時,會設置直接旁路HPS部分,由HPS的TDI端口流入的數據會在一個時鐘周期后出現在HPS的TDO端口上,再進入HPS的TDO端口所連接的FPGA的TDI端口。從而向FPGA的各個寄存器中寫入或讀取出數據,通過FPGA的TDO端口輸出,流入到USB Blaster的TDI端口,完成對FPGA的調試。

當需要通過DS-5中的仿真器來調試HPS部分時,會設置直接旁路FPGA部分,由HPS的TDI端口流入的數據直接作用在HPS上,對HPS的相應的寄存器進行讀寫,結果數據從HPS的TDO端口流出,再流入FPGA的TDI端口,由于此時FPGA的JTAG功能處于旁路狀態,TDI端口流入的數據會直接由FPGA的TDO端口流出,進入USB Blaster的TDI端口,完成對HPS的調試。

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