基本的な操作方法

MITOUJTAGの基本的な操作方法

このチュートリアルでは、MITOUJTAGを使って、FPGA用コンフィギュレーションROMにプログラミングする方法と、バウンダリスキャンを実践する方法を説明します。

このチュートリアルでは、「NP1003E」というFPGA評価ボードを使用します。実際にMITOUJTAGをお使いになる場合は、お客様ご使用のボードにあわせて、読み替えてください。

ハードウェアのセットアップ

NP1003Eには、コンフィグROM(XCF01)とFPGA(Spartan2-100)が搭載されています。

FPGAボードのJTAG信号、TCK、TDI、TMS、TDO、そして電源のVCCとGNDをJTAGケーブルに接続します。JTAGケーブルは、XILINX Parallel III互換のものです。ケーブル内には、７４HC125のバッファがあるため、VCCも接続する必要があります。

JTAGケーブルを接続したら、FPGAボードの電源を投入（USBケーブルを接続する）します。

ソフトウェアの起動からケーブルの接続まで

MITOUJTAGを起動します。

TDIとTDOと書かれた灰色の四角が表示されており、起動直後にはデバイスは何も表示されていません。

MITOUJTAGの起動後に最初に行う作業は、「ケーブルの選択」です。ケーブルを選択するには、下の図に示したように、メインメニューの丸印の書かれたツールバーのボタンを押すか、メインメニューから「Cable→Connect」を実行します。

すると、次の図のようなダイアログが開きます。

このダイアログでは、使用しているJTAGケーブルの種類を選択します。今回はXILINXのParallel cable III互換のケーブルを使用しているため、一番上の「Parallel port (XILINX compatible)」を選択します。

ALTERA互換のケーブルを使用している場合は、「Parallel port (ALTERA compatible)」を選択してください。

使用するケーブルの部分をダブルクリックするか、シングルクリックで選択した後、OKボタンを押します。

すると、MITOUJTAGの画面の左下にprnprtと表示され、プリンタポート経由でJTAGに接続していることがわかります。

デバイスの自動認識とパッケージの選択

ケーブル接続に行う作業は、「デバイスの追加」です。

デバイスの追加は、MITOUJTAGのメイン画面から行います。

下の図に示したような虫眼鏡の描かれたツールバーのボタンを押すか、メインメニューから「Chain→Detect」を実行します。

すると、下の図のように、２つのデバイスが認識されます。

(※ 実際に認識されるデバイスの数と種類は、ご使用のボードによって変わります。)

もし、デバイスが認識されない場合は、次の原因が考えられます。

JTAGケーブルやプリンタポートが接触不良をおこしている。
ターゲット基板の電源が入っていない。
ターゲットデバイスがJTAGに対応していないか、JTAGが使用できないモードになっている。
ターゲットデバイスがJTAGのIDCODEを実装していない。
ターゲットデバイスがJTAG規格(IEEE1149.1)を正しく実装していない。
※ JTAG対応のCPUでは、JTAGが正しく実装されていないことがよくあります。

上の図のように、２つの灰色の四角が表示されたら、灰色の四角の下に書かれている文字を読んでください。

左側の四角は、Partname:xcf01sと書かれていて、右側の四角は、Partname:XC2S100と書かれています。

　ここで、左側の灰色の四角の上にマウスカーソルを移動し、右クリックをしてください。プルダウンメニューが表れるので、Change deviceを選択します。

次の図のようなダイアログが表示されます。このダイアログは同じIDCODEを持つデバイスの一覧が表示されているので、ご使用のデバイスに最も適した

パッケージを持つデバイスを選択してください。

NP1003で使用しているパッケージのタイプはXCF01SVO20なので、一番上に表示されたVO20のものを選びます。同じパッケージの候補が複数ある場合はどれを選んでも構いません。

これで、左側のデバイス（XCF01S）のパッケージが表示されました。

同様に右側のデバイスも同じようにChange deviceを実行して、パッケージを選択してください。

　今度は、候補がいろいろと出てきます。

　中には、XCV100というVirtexも表示されていますが、Spratan2とVirtexはIDCODEが重なっているため、SpartanIIと同時にVirtexも表示されます。

　デバイスの候補一覧の中からXC2S100_TQ144と書かれたデバイスを探し、OKボタンを押します。

　すると、下の図のようにSpratan2のTQ144ピンのものが表示されます。

　デバイスが重なって見にくい場合は、Spartan2のパッケージ部分（灰色のところ）にマウスカーソルを合わせ、左クリックでドラッグし、適当な位置に移動します。

　これで、デバイスの認識とパッケージの選択は終了です。

FPGA用データファイルの作成

XILINXのISE Foundationや、ISE WebPACKを用いて、デザインをコンパイル（Synthesize & Imprement & Generate Programming File）します。

　このとき、Generate Programming Fileのオプションで、Start-UP Clockの設定がCCLKになっていることを確認してください。

　Start-UPオプションは、以下の条件で使い分けます。

CCLK　・・・　コンフィグROMに書き込む場合
JTAGCLK　・・・　FPGAに直接JTAGコンフィギュレーションを行う場合。

　本チュートリアルでは、コンフィグROMに書き込むため、CCLKを選択します。

　ISEやWebPACKでのコンパイルが終了すると、FPGAのデザイン一式があるフォルダに、BITファイルが生成されます。

　MITOUJTAGでは、BITファイルをコンフィグROMに書込むことができるので、iMPACTを用いてMCSに変換する必要はありません。

　これで、FPGA用データファイルの準備は完了です。

コンフィグROMにプログラミング

FPGA用のデータをコンフィグROMにプログラミングします。

MITOUJTAGで、XCF01Sの絵の上にマウスカーソルを合わせ、左クリックをします。

XCF01Sの絵が灰色の網掛け（網掛けは選択されたことを表している）で表示されます。

　XCF01Sの絵の上で右クリックし、プルダウンメニューの中からProgram→Writeを選択するか、ツールバーの中の下向きの矢印のボタンを押します。

次の図のようなダイアログが表れるので、Design fileにISE FoundationやWebPACKで作成したBitファイル名を入力します。Design fileの右側にある[...]と書かれたボタンを押すと、ファイル参照ダイアログが開きます。

　このダイアログでは、Load FPGA Optionというオプションがデフォルトでチェックされています。このオプションがチェックされていると、プログラミング終了後にコンフィグROMのCFピンからLのパルスを出力し、FPGAに再コンフィギュレーションを促します。
　ROMのCFピンとFPGAのPROGピンが接続されている場合には、MITOUJTAGからFPGAの再コンフィギュレーションを意図的に行うことが可能です。

　また、Read protectをチェックすると、コンフィグROMに書き込まれたデータがJTAG経由で読み出されるのを防ぐことができます。

　OKボタンを押すと、書込みが始まります。Erase→Write→Verifyの一連の流れは30秒くらいで終了します。