基于单片机的多功能USB‑JTAG接口FPGA下载线制造技术

本发明专利技术公开了一种基于单片机的多功能USB‑JTAG接口FPGA下载线，解决思路就是使用单片机模拟JTAG协议，实现相应下载线的功能，同时上位机需要根据通过单片机获取的FPGA的型号，转换烧写文件，通过USB接口发送给单片机，再由单片机发送给FPGA开发板。本发明专利技术优势是通用性，实现了一根线一个程序适应多家FPGA开发板，避免了重复购买设备的开销，降低了下载线成本，且能够方便的进行升级扩展。

Multi function USB JTAG interface FPGA download line based on MCU

The invention discloses a multifunctional USB JTAG interface FPGA download line based on single chip solution is the use of single-chip analog JTAG protocol, to achieve the corresponding download line function, at the same time, PC need to FPGA through the SCM acquisition model, conversion of burning files through the USB interface to send to the microcontroller, the microcontroller to send to the FPGA development board. The invention has the advantages of universality, realizes a line and a program to adapt to a plurality of FPGA development boards, avoids the overhead of repeated purchase of equipment, reduces the cost of the download line, and can conveniently upgrade and extend the download line.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及现场可编程逻辑门阵列FPGA下载线的
，具体涉及一种基于单片机的多功能USB-JTAG接口FPGA下载线。
技术介绍
业内主流的两大FPGA生产厂商为xilinx和altera，两家的FPGA均支持JTAG接口的下载线进行烧写，但两家的下载线都只支持对自家的芯片进行配置，而无法混用，这不但给用户带来了使用上的不便，而且增加的成本。
技术实现思路
本专利技术提出一种基于单片机(本专利技术采用的单片机型号为CY7C68013A)的USB-JTAG下载线，可支持对Xilinx、Altera的FPGA以及其它支持JTAG接口烧写的芯片进行配置。本专利技术采用的技术方案为：一种基于单片机的多功能USB-JTAG接口FPGA下载线，其核心功能均通过单片机实现，首先上位机程序通过USB接口加载单片机固件，单片机执行固件程序，通过JTAG接口读取FPGA芯片的ID号，并返回给上位机程序，上位机获得IDCODE后，按需转换烧写文件，发送给单片机，并烧写到FPGA中。所述基于单片机的多功能USB-JTAG接口FPGA下载线，首先通过单片机读取IDCODE，使状态机恢复到TEST-LOGIC-RESET。控制TMS和clock，使状态机经过Run-Test/Idle、Select-DR-Scan、Select-IR-Scan、Capture-IR跳转到SHIFT-IR状态。给状态机发送读IDCODE的指令。然后控制TMS和clock，使状态机经过Exit1-IR、Updata-IR、Select-DR-Scan、Capture-IR来到Shift-DR状态，读取IDCODE，返回给上位机。上位机获得IDCODE后，按需转换烧写文件，发送给单片机(CY7C68013A)，单片机(CY7C68013A)控制JTAGTAG把数据烧写进FPGA中即可。本专利技术的原理在于：本专利技术解决思路就是使用单片机模拟JTAG协议，实现相应下载线的功能，同时上位机需要根据通过单片机获取的FPGA的型号，转换烧写文件，通过USB发送给单片机，再由单片机发送给FPGA开发板。单片机的固件程序，模拟JTAGTAP状态机，读取IDCODE，得到FPGA的型号，返回给上位机，上位机查询程序数据，得到更多信息，并作出选择，转换烧写文件，发送给单片机，继续模拟JTAG协议烧写文件。本专利技术优点和积极效果为：(1)本专利技术优势是通用性，实现了一根线一个程序适应多家FPGA开发板。(2)本专利技术优势是低成本，本专利技术所采用单片机价格远远低于专用下载线所采用的芯片价格，可以大大降低下载线的总体价格。(3)本专利技术优势是扩展性，固件存放在PC端，上位机软件在启动时将固件加载到单片机，因此只需更新PC端的固件文件便可以实现下载线功能的升级或扩展。附图说明图1为现有技术中JTAGTAG状态机；图2为本专利技术下载线使用场景；图3为本专利技术工作流程；图4为本专利技术工作流程原理图。具体实施方式下面结合附图以及具体实施方式进一步说明本专利技术。如图1所示，JTAG的核心为TAG状态机，在SHIFT-IR状态写入指令，然后再SHIFT-DR状态读取或者写入数据。本专利技术中通过单片机控制JTAG接口时序，按照状态跳转图，首先进入SHIFT-IR状态，写入控制指令(如读取ID指令、写入配置数据指令等)，然后控制状态机进入SHIFT-DR状态，读取或者写入与控制指令对应的数据(如芯片ID、配置数据等)。如图2所示，下载线一端通过USB接口连接到PC机，另一端通过JTAG接口连接到FPGA的下载口，PC通过该下载线将配置文件烧写到FPGA中。如图3与图4所示，首先通过单片机读取IDCODE，JTAG接口中的TMS信号置一，保持5个clock(实际操作为了确保复位，保持了10个clock)，使状态机恢复到TEST-LOGIC-RESET。控制TMS和clock，使状态机经过Run-Test/Idle、Select-DR-Scan、Select-IR-Scan、Capture-IR跳转到SHIFT-IR状态。设定TMS为0，控制TDI和clock，给状态机发送读IDCODE的指令，从最低位开始发送数据。上述过程的最后一个周期读入指令的最后一位0的同时跳转状态机状态，然后控制TMS和clock，使状态机经过Exit1-IR、Updata-IR、Select-DR-Scan、Capture-IR来到Shift-DR状态。设定TMS为0，控制clock，从TDO中读取32位数据，返回给上位机，得到IDCODE。上位机获得IDCODE后，按需转换烧写文件，发送给单片机控制JTAGTAG把数据烧写进FPGA中即可。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于单片机的多功能USB‑JTAG接口FPGA下载线，其核心功能均通过单片机实现，其特征在于：首先上位机程序通过USB接口加载单片机固件，单片机执行固件程序，通过JTAG接口读取FPGA芯片的ID号，并返回给上位机程序，上位机获得IDCODE后，按需转换烧写文件，发送给单片机，并烧写到FPGA中。

【技术特征摘要】
1.一种基于单片机的多功能USB-JTAG接口FPGA下载线，其核心功能均通过单片机实现，其特征在于：首先上位机程序通过USB接口加载单片机固件，单片机执行固件程序，通过JTAG接口读取FPGA芯片的ID号，并返回给上位机程序，上位机获得IDCODE后，按需转换烧写文件，发送给单片机，并烧写到FPGA中。2.根据权利要求1所述的基于单片机的多功能USB-JTAG接口FPGA下载线，其特征在于：首先通过单片机读取IDCODE，使状态机恢复到TEST-LOGIC-RESET；控制TMS和c...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢建良，王悦，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34