Digilent Nexys: Unterschied zwischen den Versionen

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http://www.hackdaworld.org/cgi-bin/awki.cgi/NexysFPGA
http://www.hackdaworld.org/cgi-bin/awki.cgi/NexysFPGA


=== FX2-Firmware von ixo.de ===
=== usb_jtag FX2-Firmware ===


Es ist auch möglich, die Firmware des Projektes "usb_jtag" von http://www.ixo.de/ leicht anzupassen, um dann mittels UrJtag auf den FPGA zuzugreifen. Dabei geht man wie folgt vor:
Es ist auch möglich, die Firmware des Projektes "usb_jtag" von [http://ixo-jtag.sourceforge.net/] zu benutzen, um dann mittels UrJtag auf den FPGA zuzugreifen. Man kann direkt die FX2-Firmware und die JTAG-Software installieren. Eine Anleitung dazu findet man unter [http://ixo-jtag.sourceforge.net/nexys2-linux-howto.html].


Zunächst muß man wie unter http://www.hackdaworld.org/cgi-bin/awki.cgi/NexysFPGA beschrieben, die SDA-Leitung am FX2-Mikrocontroller durchtrennen.
Ist die FX2-Firmware geladen, sollte der FX2-Mikrocontroller sich mittels "lsusb" nun als "VOTI" melden:
 
Danach kann man direkt die FX2-Firmware und die JTAG-Software installieren:
 
==== Firmware ====
 
<code><pre>
# wget "http://www.ixo.de/info/usb_jtag/usb_jtag-20080705-1200.zip"
# unzip usb_jtag-20080705-1200.zip
# cd usb_jtag/device/c51
# cat hw_nexys.c # folgende C-Datei aus dem Wiki mit Copy und Paste in den Ordner kopieren:
</pre></code>
 
usb_jtag/device/c51/hw_nexys.c:
 
<c>
/*-----------------------------------------------------------------------------
* Hardware-dependent code for usb_jtag
*-----------------------------------------------------------------------------
* Copyright (C) 2007 Kolja Waschk, ixo.de
*-----------------------------------------------------------------------------
* This code is part of usbjtag. usbjtag is free software; you can redistribute
* it and/or modify it under the terms of the GNU General Public License as
* published by the Free Software Foundation; either version 2 of the License,
* or (at your option) any later version. usbjtag is distributed in the hope
* that it will be useful, but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied
* warranty of MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
* GNU General Public License for more details.  You should have received a
* copy of the GNU General Public License along with this program in the file
* COPYING; if not, write to the Free Software Foundation, Inc., 51 Franklin
* St, Fifth Floor, Boston, MA  02110-1301  USA
*-----------------------------------------------------------------------------
*/
 
#include <fx2regs.h>
#include "hardware.h"
#include "delay.h"
 
//-----------------------------------------------------------------------------
 
/* JTAG TCK, AS/PS DCLK */
 
sbit at 0xB4          TCK;
#define bmTCKOE      bmBIT4
#define SetTCK(x)    do{TCK=(x);}while(0)
 
/* JTAG TDI, AS ASDI, PS DATA0 */
 
sbit at 0xB2          TDI;
#define bmTDIOE      bmBIT2
#define SetTDI(x)    do{TDI=(x);}while(0)
 
/* JTAG TMS, AS/PS nCONFIG */
sbit at 0xB3          TMS;
#define bmTMSOE      bmBIT3
#define SetTMS(x)    do{TMS=(x);}while(0)
 
/* JTAG TDO, AS/PS CONF_DONE */
 
sbit at 0xB0          TDO;
#define bmTDOOE      bmBIT0
#define GetTDO(x)    TDO
 
//-----------------------------------------------------------------------------
 
#define bmPROGOUTOE (bmTCKOE|bmTDIOE|bmTMSOE)
#define bmPROGINOE  (bmTDOOE)
 
//-----------------------------------------------------------------------------
 
void ProgIO_Poll(void)    {}
// These aren't called anywhere in usbjtag.c, but I plan to do so...
void ProgIO_Enable(void)  {}
void ProgIO_Disable(void) {}
void ProgIO_Deinit(void)  {}
 
 
void ProgIO_Init(void)
{
  /* The following code depends on your actual circuit design.
    Make required changes _before_ you try the code! */
 
  // set the CPU clock to 48MHz, enable clock output to FPGA
  CPUCS = bmCLKOE | bmCLKSPD1;
 
  // Use external clock, use "Slave FIFO" mode for all pins
  //IFCONFIG = bmIFCFG1 | bmIFCFG0;
  //IFCONFIG = bmIFCFG0;
  //IFCONFIG = 0xcb;
 
  // pin 7 of port d enables fpga power supply
  OED |= (1<<7);
  IOD |= (1<<7);
  mdelay(500);
 
  /* p. 180: must be set to 1 */
  REVCTL=0;//((1<<0)|(1<<1));
 
  // TDO input, others output
  OED=(OED&~bmPROGINOE) | bmPROGOUTOE;
  OED |= bmPROGOUTOE;
  OED &= ~bmPROGINOE;
  IOD &= ~(bmPROGOUTOE);
 
  // pin 5 of port d disables tdi -> tdo forward
  OED|=(1<<5);
  IOD|=(1<<5);
}
 
void ProgIO_Set_State(unsigned char d)
{
  /* Set state of output pins:
  *
  * d.0 => TCK
  * d.1 => TMS
  * d.2 => nCE (only #ifdef HAVE_AS_MODE)
  * d.3 => nCS (only #ifdef HAVE_AS_MODE)
  * d.4 => TDI
  * d.6 => LED / Output Enable
  */
 
  SetTCK((d & bmBIT0) ? 1 : 0);
  SetTMS((d & bmBIT1) ? 1 : 0);
  SetTDI((d & bmBIT4) ? 1 : 0);
}
 
unsigned char ProgIO_Set_Get_State(unsigned char d)
{
  /* Set state of output pins (s.a.)
  * then read state of input pins:
  *
  * TDO => d.0
  * DATAOUT => d.1 (only #ifdef HAVE_AS_MODE)
  */
 
  ProgIO_Set_State(d);
  return 2|GetTDO(); /* DATAOUT assumed high, no AS mode */
}
 
//-----------------------------------------------------------------------------
 
void ProgIO_ShiftOut(unsigned char c)
{
  /* Shift out byte C:
  *
  * 8x {
  *  Output least significant bit on TDI
  *  Raise TCK
  *  Shift c right
  *  Lower TCK
  * }
  */
 
  (void)c; /* argument passed in DPL */
 
  _asm
        MOV  A,DPL
        ;; Bit0
        RRC  A
        MOV  _TDI,C
        SETB _TCK
        ;; Bit1
        RRC  A
        CLR  _TCK
        MOV  _TDI,C
        SETB _TCK
        ;; Bit2
        RRC  A
        CLR  _TCK
        MOV  _TDI,C
        SETB _TCK
        ;; Bit3
        RRC  A
        CLR  _TCK
        MOV  _TDI,C
        SETB _TCK
        ;; Bit4
        RRC  A
        CLR  _TCK
        MOV  _TDI,C
        SETB _TCK
        ;; Bit5
        RRC  A
        CLR  _TCK
        MOV  _TDI,C
        SETB _TCK
        ;; Bit6
        RRC  A
        CLR  _TCK
        MOV  _TDI,C
        SETB _TCK
        ;; Bit7
        RRC  A
        CLR  _TCK
        MOV  _TDI,C
        SETB _TCK
        NOP
        CLR  _TCK
        ret
  _endasm;
}
 
/*
;; For ShiftInOut, the timing is a little more
;; critical because we have to read _TDO/shift/set _TDI
;; when _TCK is low. But 20% duty cycle at 48/4/5 MHz
;; is just like 50% at 6 Mhz, and that's still acceptable
*/
 
unsigned char ProgIO_ShiftInOut(unsigned char c)
{
  /* Shift out byte C, shift in from TDO:
  *
  * 8x {
  *  Read carry from TDO
  *  Output least significant bit on TDI
  *  Raise TCK
  *  Shift c right, append carry (TDO) at left
  *  Lower TCK
  * }
  * Return c.
  */
 
  (void)c; /* argument passed in DPL */
 
  _asm
        MOV  A,DPL
 
        ;; Bit0
        MOV  C,_TDO
        RRC  A
        MOV  _TDI,C
        SETB _TCK
        CLR  _TCK
        ;; Bit1
        MOV  C,_TDO
        RRC  A
        MOV  _TDI,C
        SETB _TCK
        CLR  _TCK
        ;; Bit2
        MOV  C,_TDO
        RRC  A
        MOV  _TDI,C
        SETB _TCK
        CLR  _TCK
        ;; Bit3
        MOV  C,_TDO
        RRC  A
        MOV  _TDI,C
        SETB _TCK
        CLR  _TCK
        ;; Bit4
      MOV  C,_TDO
        RRC  A
        MOV  _TDI,C
        SETB _TCK
        CLR  _TCK
        ;; Bit5
        MOV  C,_TDO
        RRC  A
        MOV  _TDI,C
        SETB _TCK
        CLR  _TCK
        ;; Bit6
        MOV  C,_TDO
        RRC  A
        MOV  _TDI,C
        SETB _TCK
        CLR  _TCK
        ;; Bit7
        MOV  C,_TDO
        RRC  A
        MOV  _TDI,C
        SETB _TCK
        CLR  _TCK
 
        MOV  DPL,A
        ret
  _endasm;
 
  /* return value in DPL */
 
  return c;
}
</c>
 
Nach dem Anlegen der Datei "hw_nexys.c" kann die Firmware mittels:
 
<code><pre>
# make HARDWARE=hw_nexys
</pre></code>
 
übersetzt werden. Mittels dem Tools "fxload" kann die Firmware dann temporär auf den FX2-Mikrocontroller geladen werden:
 
<code><pre>
# fxload -t fx2 -D /dev/bus/usb/002/006 -I std.hex
</pre></code>
 
Der "nackte" FX2 hat, wenn man (wie in der hackdaworld.org-Anleitung oben nachliest) die SDA-Datenleitung zum Flash durchtrennt laut "lsusb" folgende ID, über die man ihn im Pfad im /dev-Dateisystem findet:
 
<code><pre>
# lsusb
Bus 003 Device 001: ID 1d6b:0001 Linux Foundation 1.1 root hub
Bus 002 Device 008: ID 04b4:8613 Cypress Semiconductor Corp. CY7C68013 EZ-USB FX2 USB 2.0 Development Kit
Bus 002 Device 001: ID 1d6b:0001 Linux Foundation 1.1 root hub
Bus 001 Device 001: ID 1d6b:0001 Linux Foundation 1.1 root hub
</pre></code>
 
Ist die FX2-Firmware geladen, sollten auf dem Nexys-Board die acht LEDs (stärker) leuchten (- ohne geladene FX2-Firmware sind die LEDs leicht gedimmt), und der FX2-Mikrocontroller sich mittels "lsusb" nun als "VOTI" melden:


<code><pre>
<code><pre>
  # lsusb  
  # lsusb  
mobil11:~/tmp/usb_jtag/device/c51# lsusb
Bus 003 Device 001: ID 1d6b:0001 Linux Foundation 1.1 root hub
Bus 003 Device 001: ID 1d6b:0001 Linux Foundation 1.1 root hub
Bus 002 Device 009: ID 16c0:06ad VOTI
Bus 002 Device 009: ID 16c0:06ad VOTI
Zeile 364: Zeile 54:
==== JTAG-Software ====
==== JTAG-Software ====


Nimmt man nun ein aktuelles Release von [http://www.urjtag.org/ URJtag] (hier: svn Version 1356), kann man nach dem "./configure; make && make install" sofort loslegen.
Nimmt man nun ein aktuelles Release von [http://www.urjtag.org/ URJtag] (hier: svn Version 1356), kann man nach dem "./configure; make && make install" sofort loslegen (vgl. [http://buffalo.nas-central.org/index.php/JTAG_Software/UrJTAG]).


Man muß lediglich beachten, daß man die richtigen BSDL-Dateien aus dem Xilinx-Ordner in das Verzeichnis /usr/local/share/urjtag/bsdl/ kopiert (die BSDL-Dateien heißen in der Xilinx-Installation "*.bsd"), damit URJtag beim "detect" die Chips richtig erkennt.
Man muß lediglich beachten, daß man die richtigen BSDL-Dateien aus dem Xilinx-Ordner in das Verzeichnis /usr/local/share/urjtag/bsdl/ kopiert (die BSDL-Dateien heißen in der Xilinx-Installation "*.bsd"), damit URJtag beim "detect" die Chips richtig erkennt.
Zeile 417: Zeile 107:
Die usb_jtag-Firmware wird in URJtag als "Altera USB-Blaster" erkannt. Wichtig beim "cable"-Kommando ist die Angabe der USB-ID "16c0:06ad".
Die usb_jtag-Firmware wird in URJtag als "Altera USB-Blaster" erkannt. Wichtig beim "cable"-Kommando ist die Angabe der USB-ID "16c0:06ad".


Beim Erzeugen der SVF-Datei im Impact muß man darauf achten, daß alle Geräte des JTAG-Chains des Nexys-Boards in der Datei enthalten sind.
==== Erzeugen der SVF-Datei in Impact ====
 
Beim Erzeugen der SVF-Datei in Impact muß man darauf achten, daß alle Geräte des JTAG-Chains des Nexys-Boards in der Datei enthalten sind. Mit Hilfe folgender Datei "impact.cmd" lässt sich dieser Schritt auf der Kommandozeile automatisieren:
 
<code><pre>
setMode -bs
setCable -port svf -file Nexysdemo.svf
addDevice -p 1 -file /usr/local/share/jtag/bsl/xcf04s.bsd
addDevice -p 2 -file Nexysdemo.bit
program -p 2
closeCable
quit
</pre></code>
 
Jetzt kann man mittels "impact -batch impact.cmd" den Prozeß des SVF-Datei-Erzeugens automatisieren:
 
<code><pre>
$ impact -batch impact.cmd
Release 9.2.01i - iMPACT J.37
Copyright (c) 1995-2007 Xilinx, Inc.  All rights reserved.
Preference Table
Name                Setting
StartupClock        Auto_Correction
AutoSignature        False
KeepSVF              False
ConcurrentMode      False
UseHighz            False
ConfigOnFailure      Stop
UserLevel            Novice
MessageLevel        Detailed
svfUseTime          false
SpiByteSwap          Auto_Correction
 
Reusing 6400C001 key.
Reusing E800C001 key.


Anregungen bitte via Jabber an koppi@jabber.ccc.de
INFO:iMPACT:501 - '1': Added Device UNKNOWN successfully.
----------------------------------------------------------------------
INFO:iMPACT:1777 -
  Reading /usr/local/share/urjtag/bsdl/xcf04s.bsd...
 
INFO:iMPACT:1777 -
  Reading /opt/xilinx-webpack/xcf/data/xcf04s.bsd...
INFO:iMPACT:501 - '1': Added Device XCF04S successfully.
----------------------------------------------------------------------
----------------------------------------------------------------------
----------------------------------------------------------------------
----------------------------------------------------------------------
INFO:iMPACT:1777 -
  Reading /usr/local/share/urjtag/bsdl/xcf04s.bsd...
----------------------------------------------------------------------
'2': Loading file 'Nexysdemo.bit' ...
 
done.
 
INFO:iMPACT:1777 -
  Reading /opt/xilinx-webpack/spartan3/data/xc3s1000.bsd...
INFO:iMPACT:501 - '2': Added Device xc3s1000 successfully.
----------------------------------------------------------------------
----------------------------------------------------------------------
 
 
'2': Programming device...
 
done.
INFO:iMPACT:579 - '2': Completed downloading bit file to device.
INFO:iMPACT - '2': Checking done pin....done.
'2': Programmed successfully.
Elapsed time =      1 sec.
----------------------------------------------------------------------
----------------------------------------------------------------------
</pre></code>


[[Category:FPGA und Co]]
[[Category:FPGA und Co]]

Aktuelle Version vom 13. März 2011, 22:39 Uhr

FPGA-Board, verfügbar mit Xilinx Spartan 3-200, -400 und -1000, Speedgrade 4.

Nexys mit Erweiterungsboard FX2-BB


Dokumentation

RAM

Das RAM ist ein MT45W8MW16 PSRAM (pseudo-statisches RAM) von Micron. Im einfachsten Fall kann es wie ein (mit 70 ns leider ziemlich langsames) SRAM angesteuert werden (Beispiel unter T51-Core). Schneller geht es mit dem synchronen Burst-Mode, der auch nicht besonders schwierig zu implementieren sein sollte.

Beispieldesigns

Cypress FX2-Firmware

Die USB-Verbindung wird durch einen Cypress FX2-Mikrocontroller realisiert.

Die vorinstallierte Firmware ermöglicht rudimentäre Verbindungen zu der auf der Digilent Webseite bereitgestellten Adept-Software. Das ebenfalls bereitgestellte "dpimref.vhd"-Modul kann für einen Datentransfer zwischen PC und FPGA benutzt werden. Ein Mapping der dort verwendeten Signale auf die USB-Signale innerhalb des Schematics ist dabei folgendermaßen (funktioniert so auch für das Basys Board und vermutlich allen anderen FX2 basierten Digilent Produkten): 

ASTRB <-> U-FLAGA
DSTRB <-> U-FLAGB
WAIT <-> U-SLRD
WRITE <-> U-FLAGC
DATA(7:0) <-> U-FD7 bis U-FD0

FX2-Firmware Hacking

Wie man die Firmware durch seine eigene ersetzen kann wird hier erklärt: http://www.hackdaworld.org/cgi-bin/awki.cgi/NexysFPGA

usb_jtag FX2-Firmware

Es ist auch möglich, die Firmware des Projektes "usb_jtag" von [1] zu benutzen, um dann mittels UrJtag auf den FPGA zuzugreifen. Man kann direkt die FX2-Firmware und die JTAG-Software installieren. Eine Anleitung dazu findet man unter [2].

Ist die FX2-Firmware geladen, sollte der FX2-Mikrocontroller sich mittels "lsusb" nun als "VOTI" melden: 

 # lsusb 
Bus 003 Device 001: ID 1d6b:0001 Linux Foundation 1.1 root hub
Bus 002 Device 009: ID 16c0:06ad VOTI
Bus 002 Device 001: ID 1d6b:0001 Linux Foundation 1.1 root hub
Bus 001 Device 001: ID 1d6b:0001 Linux Foundation 1.1 root hub

JTAG-Software

Nimmt man nun ein aktuelles Release von URJtag (hier: svn Version 1356), kann man nach dem "./configure; make && make install" sofort loslegen (vgl. [3]).

Man muß lediglich beachten, daß man die richtigen BSDL-Dateien aus dem Xilinx-Ordner in das Verzeichnis /usr/local/share/urjtag/bsdl/ kopiert (die BSDL-Dateien heißen in der Xilinx-Installation "*.bsd"), damit URJtag beim "detect" die Chips richtig erkennt. 

mobil11:~/.svn/fpga/Nexys_demo_simple# jtag

UrJTAG 0.8 #1356
Copyright (C) 2002, 2003 ETC s.r.o.
Copyright (C) 2007, 2008 Kolja Waschk and the respective authors

UrJTAG is free software, covered by the GNU General Public License, and you are
welcome to change it and/or distribute copies of it under certain conditions.
There is absolutely no warranty for UrJTAG.

WARNING: UrJTAG may damage your hardware!
Type "quit" to exit, "help" for help.

jtag> bsdl path /usr/local/share/urjtag/bsdl
jtag> cable UsbBlaster ftdi 16c0:06ad
Connected to libftdi driver.
jtag> detect
IR length: 14
Chain length: 2
Device Id: 11110101000001000110000010010011 (0x00000000F5046093)
  Filename:     /usr/local/share/urjtag/bsdl/xcf04s.bsd
Device Id: 00010001010000101000000010010011 (0x0000000011428093)
  Filename:     /usr/local/share/urjtag/bsdl/xc3s1000l.bsd
jtag> print chain
 No. Manufacturer              Part                 Stepping Instruction          Register
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
   0                           XCF04S                        BYPASS               BYPASS
   1                           XC3S1000L_BARE                BYPASS               BYPASS
jtag> part 1
jtag> svf Nexysdemo.svf
Warning: USB-Blaster frequency is fixed to 12000000 Hz
Warning svf: command TIR not implemented
Warning svf: command TDR not implemented
Warning svf: command TIR not implemented
Warning svf: command TDR not implemented
Warning svf: command HIR not implemented
Warning svf: command HDR not implemented
Warning svf: command TIR not implemented
Warning svf: command TDR not implemented
Error svf: SIR command length inconsistent.
 in input file between line 6623 col 1 and line 6623 col 33
Error occured for SVF command SIR.
jtag> quit
mobil11:~/.svn/fpga/Nexys_demo_simple#

Die usb_jtag-Firmware wird in URJtag als "Altera USB-Blaster" erkannt. Wichtig beim "cable"-Kommando ist die Angabe der USB-ID "16c0:06ad".

Erzeugen der SVF-Datei in Impact

Beim Erzeugen der SVF-Datei in Impact muß man darauf achten, daß alle Geräte des JTAG-Chains des Nexys-Boards in der Datei enthalten sind. Mit Hilfe folgender Datei "impact.cmd" lässt sich dieser Schritt auf der Kommandozeile automatisieren: 

setMode -bs
setCable -port svf -file Nexysdemo.svf
addDevice -p 1 -file /usr/local/share/jtag/bsl/xcf04s.bsd
addDevice -p 2 -file Nexysdemo.bit
program -p 2
closeCable
quit

Jetzt kann man mittels "impact -batch impact.cmd" den Prozeß des SVF-Datei-Erzeugens automatisieren: 

$ impact -batch impact.cmd
Release 9.2.01i - iMPACT J.37
Copyright (c) 1995-2007 Xilinx, Inc.  All rights reserved.
Preference Table
Name                 Setting
StartupClock         Auto_Correction
AutoSignature        False
KeepSVF              False
ConcurrentMode       False
UseHighz             False
ConfigOnFailure      Stop
UserLevel            Novice
MessageLevel         Detailed
svfUseTime           false
SpiByteSwap          Auto_Correction

Reusing 6400C001 key.
Reusing E800C001 key.

INFO:iMPACT:501 - '1': Added Device UNKNOWN successfully.
----------------------------------------------------------------------
INFO:iMPACT:1777 -
   Reading /usr/local/share/urjtag/bsdl/xcf04s.bsd...

INFO:iMPACT:1777 -
   Reading /opt/xilinx-webpack/xcf/data/xcf04s.bsd...
INFO:iMPACT:501 - '1': Added Device XCF04S successfully.
----------------------------------------------------------------------
----------------------------------------------------------------------
----------------------------------------------------------------------
----------------------------------------------------------------------
INFO:iMPACT:1777 -
   Reading /usr/local/share/urjtag/bsdl/xcf04s.bsd...
----------------------------------------------------------------------
'2': Loading file 'Nexysdemo.bit' ...

done.

INFO:iMPACT:1777 -
   Reading /opt/xilinx-webpack/spartan3/data/xc3s1000.bsd...
INFO:iMPACT:501 - '2': Added Device xc3s1000 successfully.
----------------------------------------------------------------------
----------------------------------------------------------------------


'2': Programming device...

done.
INFO:iMPACT:579 - '2': Completed downloading bit file to device.
INFO:iMPACT - '2': Checking done pin....done.
'2': Programmed successfully.
Elapsed time =      1 sec.
----------------------------------------------------------------------
----------------------------------------------------------------------
Abgerufen von „https://www.mikrocontroller.net/index.php?title=Digilent_Nexys&oldid=55842“