Программирование ПЛИС семейств CPLD с использованием модуля iMPACT пакета WebPACK ISE

Прежде, чем приступить к программированию ПЛИС, необходимо преобразовать результаты, полученные на этапе размещения и трассировки проекта в кристалл, в формат, воспринимаемый средствами программирования. Для создания конфигурационной последовательности (файла программирования) следует дважды щелкнуть левой кнопкой мыши на строке "Generate Programming File", расположенной в окне процессов Навигатора проекта (рис. 12).

Информация о ходе его выполнения отображается в окне консольных сообщений и строке состояния. После успешного завершения этого процесса, отмеченного соответствующей пиктограммой в строке "Generate Programming File" можно приступать непосредственно к программированию ПЛИС.

Для конфигурирования ПЛИС семейств CPLD, выпускаемых фирмой Xilinx, не требуется специальных аппаратных средств программирования, достаточно загрузочного кабеля.

Прежде чем приступить непосредственно к работе с модулем программирования ПЛИС iMPACT, который входит в состав пакета WebPACK ISE, рекомендуется присоединить загрузочный кабель к параллельному порту ПК через программатор и специальным контактам платы проектируемого устройства, предназначенным для конфигурирования кристаллов (JTAG-порту). Для программирования ПЛИС семейств CPLD фирмы Xilinx используются следующие сигналы, описанные в спецификации стандарта JTAG (IEEE Standard 1149.1):

– Test Data In (TDI);

– Test Mode Select (TMS);

– Test Clock (TCK);

– Test Data Out (TDO).

Эти сигналы в процессе конфигурирования подаются на одноименные выводы ПЛИС. Если в состав разрабатываемой системы входят несколько кристаллов ПЛИС, то их специальные выводы, используемые для программирования и периферийного сканирования, могут быть соединены в соответствии со схемой, показанной на рис. 15. Таким образом, формируется последовательная цепочка периферийного сканирования кристаллов ПЛИС, подключенная к соответствующей группе контактов JTAG-интерфейса.

Рис.15. Схема соединения выводов ПЛИС, используемых для программирования и периферийного сканирования

После этого следует подать напряжение питания на разработанное устройство. Такая последовательность обеспечивает возможность автоматического обнаружения и инициализации загрузочного кабеля и кристаллов ПЛИС при активизации программы iMPACT. Если загрузочный кабель подключается после запуска модуля программирования, то в этом случае необходимо выполнить операции установки типа и параметров используемого кабеля.

Далее следует активизировать модуль программирования двойным щелчком левой кнопки мыши на строке "Configure Device (iMPACT)" в окне процедур Навигатора проекта (рис. 12). Работа программы iMPACTв этом случае начинается с обнаружения загрузочного кабеля. Если программе не удается автоматически идентифицировать загрузочный кабель, то после соответствующего предупреждения выводится диалоговая панель ручной установки его параметров, вид которой представлен на рис. 16. В этой панели необходимо последовательно установить следующие параметры:

- Communication Mode - вид интерфейса, используемого для коммутации с ПК (тип загрузочного кабеля): Parallel, MultiLinx/USB, MultiLinx/Serial;

- Port - номер порта, к которому подключен кабель загрузки;

- Baud Rate - скорость передачи данных (только для MultiLinx/Serial).

(В нашем случае это Parallel, LPT1)

Рис.16. Диалоговая панель выбора типа загрузочного кабеля и установки параметров соответствующего порта ПК

При успешном обнаружении присоединенного загрузочного кабеля производится автоматический поиск и инициализация цепочки периферийного сканирования ПЛИС, подключенной к выбранному JTAG-порту.

Информация об обнаруженной цепочке периферийного сканирования ПЛИС отображается в графической форме в рабочей области основного окна и в текстовом виде в окне регистрации сообщений программы iMPACT(рис. 17). Под каждым условным графическим образом ПЛИС указывается ее тип и название соответствующего файла, содержащего конфигурационную последовательность.

Рис.17. Отображение цепочки периферийного сканирования в окне модуля iMPACTпакета WebPACK ISE

Для программирования ПЛИС необходимо выбрать кристалл, поместив на его УГО курсор и щелкнув левой кнопкой мыши, после чего выполнить команду Program из меню Operations или контекстно-зависимого всплывающего меню, после активизации которого на экран выводится диалоговая панель параметров процесса загрузки конфигурации ПЛИС (рис. 18). Эта панель содержит группу общих параметров программирования кристаллов и группы опций, относящихся к конкретным семействам ПЛИС.

Ниже рассматриваются общие параметры процесса конфигурирования кристаллов семейств CPLD. Эти опции могут принимать одно из двух возможных значений: разрешающее ("включено") и запрещающее ("выключено").

Рис.18. Диалоговая панель параметров процесса загрузки конфигурации ПЛИС

Параметр Erase Before Programming позволяет разработчику установить режим предварительного "стирания" конфигурационных данных, находящихся во внутренней энергонезависимой памяти кристалла, перед его программированием.

Значение параметра Verify определяет использование операции контроля конфигурационных данных в ходе программирования ПЛИС.

Параметр Read Protect предназначен для установки защиты от несанкционированного чтения (копирования) загружаемых конфигурационных данных. Программирование ПЛИС с использованием защиты от чтения устанавливает код секретности, который "сбрасывается" только при выполнении операции полного "стирания".

С помощью параметра Write Protect разработчику предоставляется возможность установки защиты от случайного перепрограммирования ПЛИС.

После установки всех необходимых значений параметров следует подтвердить их нажатием кнопки "ОК" в нижней части диалоговой панели (рис. 18), что приводит к запуску операции программирования выбранного кристалла. Завершение процесса конфигурирования отмечается соответствующими сообщениями в рабочей области и окне регистрации сообщений программы iMPACT.

Литература:

1. Грушвицкий Р.И., Мурсаев А.Х., Угрюмов Е.П. Проектирование систем на микросхемах программируемой логики. – СПб.: БХВ-Петербург, 2002. – 608 с.: ил.

2. Зотов В.Ю. Проектирование цифровых устройств на основе ПЛИС фирмы XILINX в САПР WebPACK ISE – М.: Горячая линия-Телеком, 2003. – 624 с., ил.

3. Сергиенко А.М. VHDL для проектирования вычислительных устройств. – К.: ЧП «Корнейчук», ООО «ТИД «ДС», 2003. – 208 с.

3. Угрюмов Е.П. Цифровая схемотехника – СПб.:БХВ-Петербург, 2001. – 528 с.: ил.

4. Уэйкерли Джон Ф. Проектирование цифровых устройств, том 1.: Пер. с англ. – М.: Постмаркет, 2002. – 544 с.

5. Уэйкерли Джон Ф. Проектирование цифровых устройств, том 2.: Пер. с англ. – М.: Постмаркет, 2002. – 528 с.

Наглядные материалы и пособия:

– Информация с сайта – www.xilinx.com

– Информация с сайта – www.plis.ru