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  • iMPACT学习记录

    iMPACT 概述

    主要用于器件编程和文件生成，使用赛灵思通信线（MutiPRO Desktop Tool, Parallel Cable IV,或者Platform Cable USB）直接对FPGA、CPLD或PROM进行多种模式的配置；边界扫描模式可进行所有元件配置，从串和SelectMAP模式则仅可配置FPGA，在Desktop配置模式CPLD和PROM可配置，在直接SPI模式可编程select SPI serial flash（STMicro: M25P, M25PE, M45PE 或 Atmel: AT45DB）。

    可生成System ACE CF, PROM, SVF, STAPL, 和 XSVF等类型的文件。

    其它任务：回读和验证设计配置数据；调试配置问题；执行SVF和XSVF文件。

    功能实现相关资源

    • 输入文件：CPLD(JEDEC or ISC);FPGA(BMM, ELF, BIT, or ISC);PROM(MCS, EXO, TEK, or ISC);SPI/BPI PROM(MCS, EXO, TEK, or HEX)
    • 边界扫描文件（BSDL）:仅用于边界扫描编程，用VHDL描述其结构和功能特征，在iMPACT安装时加载并自动识别使用，可通过新建配置手动加载非赛灵思器件.bsd文件
    • 配置格式文件（CFI）：由PROMGen创建.cfi 并用于赛灵思PROM（XCF08P, XCF16P, and XCF32P）
    • 输出文件：MCS, EXO, TEK, HEX, BIN, or ISC files for PROM file generation, ACE files for System ACE CF file generation, and SVF, STAPL, or XSVF files for SVF- STAPL-XSVF file generation and IPF files for project management.
    • PROM文件：iMPACT生成的PROM编程文件
    • 支持的通信线：

      Name

      Platforms

      Voltages

      Modes

      Default Speeds

      Parallel Cable IV (Model DLC7)

      PC

      1.5, 1.8, 2.5, 3.3, 5V

      Boundary-Scan Slave Serial SPI Direct Configuration

      5 MHz

      Platform Cable USB

      PC

      1.5, 1.8, 2.5, 3.3, 5V

      Boundary-Scan Slave Serial SPI Direct Configuration

      6 MHz

      MultiPRO 

      PC

      1.5 - 5V

      Desktop Configuration Boundary-Scan Slave Serial SelectMAP SPI Direct Configuration

      2.5 MHz
    • 工具图标：

     image

    • 配置标签：源窗口中包含7个可选配置模式标签，双击其一可激活（Boundary-Scan, Slave Serial, SelectMAP, Desktop Configuration, Direct SPI Configuration, System ACE, and PROM File Formatter）；进程窗口显示相应模式下的配置操作标签（Program, Verify, and Get Device ID等）
    • 键盘快捷方式

    Key

    Function

    Key

    Function

    F1

    Help

    Ctrl+D

    Add Xilinx® Device

    Ctrl+N

    New

    Ctrl+I

    Initialize Chain

    Ctrl+G

    Assign Configuration File

    Ctrl+O

    Open

    Ctrl+H

    Open Configuration Archive

    ALT+F

    File Menu

    Ctrl+K

    Add Non-Xilinx Device

    ALT+E

    Edit Menu

    Ctrl+S

    Save

    ALT+V

    View Menu

    Ctrl+J

    Save As

    ALT+P

    Operations Menu

    Ctrl+X

    Cut

    ALT+T

    Options Menu

    Ctrl+C

    Copy

    ALT+O

    Output Menu

    Ctrl+V

    Paste

    ALT+G

    Debug Menu

    Ctrl+A

    Select All

    ALT+W

    Window Menu

    Ctrl+U

    Unselect All

    ALT+H

    Help Menu

    边界扫描配置（JTAG）

    • 操作任何支持JTAG模式的器件，对非赛灵思器件采用BYPASS和HIGHZ模式。串行传输，包括TDI, TCK, TMS和TDO四个引脚
    • 启动边界扫描：双击Boundary-Scan图标，add devices, initialize the Boundary-Scan chain, establish cable connections
    • 手动创建链接：双击Boundary-Scan图标、右键Add Xilinx Device or Add Non-Xilinx Device、在原链选中某连线右键可添加器件
    • 可选操作：由于不同器件和配置文件对应不同的操作，具体情况应通过右键器件查看
    • SPI（Serial Peripheral Interface）：4线同步串行主/从接口，可通过它实现对SPI配置闪存<Atmel AT45DB family, ST Micro MP25P, M25PE and MP45PE families> 的直接<将配置线连到配置存储器的SCLK, SS_n, MOSI, MISO口>/FPGA间接配置信息存储<将配置信息发送给FPGA，再在FPGA中实现数据转换和存储器传送；支持该功能的器件有Spartan-3A, Spartan-3E, and Virtex-5；更多信息参考XAPP445文档>
    • 通过FPGA配置SPI/BPI存储器件：iMPACT配置FPGA为Boundary-Scan-to-SPI or BPI转换模式，配置时要进行Add Xilinx Device、Add New Configuration File、Enable Programming of SPI Flash Device Attached to this FPGA or Enable Programming of BPI Flash Device Attached to this FPGA、选一个SPI/BPI器件

    其它配置方法

    • 从串模式：所有赛灵思FPGA支持的串行线编程，同时需要额外的时钟源，一次一位。
    • SelectMAP模式：允许通过字节宽的端口进行最多3个赛灵思器件的并行编程，一次8位。仅MultiPRO线可实现，支持所有Virtex和部分Spartan器件。
    • Desktop模式：用Desktop工具配置线配置单个非易失赛灵思器件(CPLD/PROM)；配置前必须进行配置设定（编程、擦除、回读、编程XPLA USE等选项）
    • 直接SPI模式：

    image

    生成PROM文件

    • 双击PROM File Formatter进行文件格式选择并生成相应文件
    • PROM文件生成器功能：将BIT文件转换为赛灵思和第三方PROM编程器兼容的PROM文件格式；将多个BIT文件合并成单个PROM文件用于菊花链式的应用；（利用赛灵思FPGA可重配置功能）进行单个PROM的多应用配置存储
    • 四种类型的PROMs：赛灵思串并双功能PROM;第三方/通用并行PROM；第三方串行SPI接口PROM；多设计版本的PROM
    • 赛灵思PROM:用于对赛灵思FPGA进行主串菊花链式配置
    • 通用并行PROM：常用于首个器件处于从并模式下，用CPLD或微处理器下进行FPGA的菊花链式编程，多数据流仅被允许在并行PROM中存储和配置
    • SPI接口PROM：可同时实现该类PROM的读/写功能
    • 多设计版本PROM：内部存有多个不同电路的配置信息
    • 输入文件：一个或多个BIT文件
    • 输出文件：PROM文件（TEK, MCS, EXO, HEX, UFP, or BIN）；PRM文件（多配置芯片的统筹响应文件）
    • BIT转换PROM：将bit文件中每个字节的位进行反转（可关闭该功能），bit文件越靠左越低位，ROM中每个字节内越靠右位越低  

     image

    • 数据流的组合

    Number of Applications

    Number of FPGA Devices to Configure

    Number of Data Streams and BIT Files

    Single Application

    Single Device

    One data stream with a single BIT file.
     

    Daisy chain of devices

    One data stream with multiple BIT files.
     

    Multiple daisy chains of devices

    Multiple data streams with multiple BIT files in each data stream. Each data stream includes configuration data for a different daisy chain of devices.

    Multiple Applications (Reprogramming)

    Single device

    Multiple data streams with a single BIT file in each data stream.
     

    Daisy chain of devices

    Multiple data streams with multiple BIT files in each data stream. Each data stream programs the group of devices for a different application.

    生成和使用配置文件

    • 边界扫描文件：SVF（串行向量格式，包含配置模式和数据）；STAPL（标准测试和编程语言，用于描述系统可编程操作的标准文件格式）；XSVF（赛灵思串行向量格式，通过二进制格式和压缩算法实现数据的压缩存储）；不同的器件命令集不尽相同且有冲突，应针对进行修改，不可混合加载。
    • View > View SVF/STAPL File可查看相应文件信息；Operations > Execute XSVF/SVF选择执行相应文件
    • System ACE CF：一个双芯片配置方案，需要System ACE CF Controller，以及一个CompactFlash card/one-inch Microdrive disk；可实现单源多芯片配置、多配置位流控制、基于网络（IRL）的配置更新、hot-swapping、进程内核初始化和软件存储；操作模式分两种（Novice：默认模式，每个配置地址有等量器件；Expert：不同的配置地址可有不同量器件）。   可进行的设置（尺寸：选定存储容量；预定空间：用于存储处理器代码或通用数据；配置名称：最多8个字母；位置：文件保存位置；指定配置地址和设计名称）

    配置调试

    • 初始化链未能全部显示BSCAN链上的所有器件：主要是由于部分器件连接到了其它JTAG线上。解决方案=>运行链路完整性测试（Debug > Chain Integrity Test）；降低传输速度（Output > Cable Setup）；向FPGA的PROG端口发送脉冲（可清除所有上电斜率所引起的错误）；复查器件勘误表；进行硬件调试（逐个JTAG链中的每个器件检测和调试）；检查供电源
    • iMPACT不能成功编程FPGA：可能是文件生成问题或系统级问题。解决方案=>读取状态寄存器值分析（Debug > Read Status Register）；核实DCM/DCI等待在BitGen >Start Up options中进行了设置（允许在DCM被锁定/DCI匹配后再开始配置，其设定在ISE中的Generate Programming File > Properties > Start Up Option: Wait for DCM / DCI）；降低下载速度（减小噪声对配置识别的影响）；检查供电源/系统级推断
    • iMPACT未能成功识别FPGA：可能是文件生成问题或系统级问题。解决方案=>核对多次尝试的错误码是否一致（变化说明设计的运行会影响识别操作）；核对器件功能正确性（如果Done且CRC无错则说明配置是成功下到器件了的）；核对一个简单设计是否可成功识别；核对设计中是否有SRL16/Distributed RAM元件
    • iMPACT未能成功擦除器件：软件会进行擦除和复检，然后再进行其它操作=>降低下载速度；复查器件勘误表；向供电引脚发送脉冲；检查供电源
    • iMPACT不能成功进行空白核对：器件编程前必须通过空白核对以保证器件被完全擦除，否则无法进行后续的配置下载。解决方案=>降低下载速度；复查器件勘误表；进行硬件调试
    • iMPACT不能成功编程PROM/CPLD器件：不能成功核实用于核对正确寄存器设置的嵌入器件内部的编程算法，解决方案=>降低下载速度；复查器件勘误表；使用默认用户设置；进行硬件调试
    • iMPACT不能成功检测PROM/CPLD器件：可能由文件错误/硬件和板级问题导致，解决方案=>降低下载速度；确保正确的文件被用于检测器件；复查器件勘误表；进行硬件调试
    • 边界扫描状态机调试：由测试连接口控制器TAP的状态机结构实现配置序列的传送。通过Debug->Enable/Disable Debug Chain命令实现配置序列的控制传送和分析
    • Debug > Chain Integrity Test用于检测器件到器件的端口连接问题，识别断线等情况
    • Debug > IDCODE Test发送命令并回读器件的32位识别序列，用于识别器件
    • Debug > Read Device Status
    • 从串配置失败常见问题及原因：

    DONE pin did not go low. Please check cable connection. Programming terminated due to error.（PROG/DONE引脚信号没有拉低）

    DONE pin did not go high. Programming terminated due to error.（器件模式引脚未设成从串模式/DIN,INIT,CCLK引脚未连接上/噪声影响/硬件未调节好/配置文件有误）

    • SelectMAP配置失败常见问题及原因：

    DONE pin did not go high. Programming terminated due to error. Programming failed.（器件模式引脚未设置成SelectMAP模式/有引脚未连接恰当/CS引脚错误的连向了器件/噪声影响/硬件未调节好/配置文件有误）

    配置下载线

    • iMPACT支持多种下载线，具体性能特点由列表给出

    Name

    Platforms

    Voltages

    Modes

    Default Cable Speeds

    Parallel Cable IV (Model DLC7)

    PC

    1.5, 1.8, 2.5, 3.3, 5V

    Boundary-Scan Slave Serial SPI Direct Configuration

    5 MHz

    Platform Cable USB

    PC

    1.5, 1.8, 2.5, 3.3, 5V

    Boundary-Scan Slave Serial SPI Direct Configuration

    6 MHz

    MultiPRO 

    PC

    1.5 - 5V

    Desktop Configuration Boundary-Scan Slave Serial SelectMAP SPI Direct Configuration

    2.5 MHz

    并行IV线是高速并行接口配置下载线，支持所有赛灵思器件。平台USB接口线利用USB串口实现配置，支持所有赛灵思器件。MultiPRO桌面工具自动识别和调整IO电压标准，同时进行并行的配置下载实现。

    • Linux下载线驱动：不同版本的Linux都有对应的驱动，没有通用的版本从而不具备可移植性。
    • 连接下载线：Cable Auto Connect/Cable Setup、失败时先检查电源和地的连接、Output > Cable Disconnect

    批处理模式

    直接进行器件相关操作，GUI不会出现，可在开启iMPACT时指定使用该模式（命令行输入命令-> iMPACT -batch）。

    按命令名称和功能都有分类，且有详细的命令格式和功能介绍，这里从略。。。。。。

    命令行模式

    器件操作不可以直接通过命令行进行，而是命令行调用GUI来实现。但如果-batch命令开启，则所有命令构成批处理，实现直接器件操作。

    Switch

    Parameters

    Notes

    -batch

    <file>

    If the -batch command line switch is used, then all other command line switches are ignored, and iMPACT goes into interactive batch mode (if a file is passed as part of -batch, then it runs the file).

    -j or -jedec

    jedec file name (.jed extension)

    If a fully specified pathname is not provided then the specified file is assumed to be in the current working directory.

    -b or -bitstream

    bitstream file name (.bit extension)

    If a fully specified pathname is not provided then the specified file is assumed to be in the current working directory.

    -i or -isc

    isc file name (.isc extension)

    If a fully specified pathname is not provided then the specified file is assumed to be in the current working directory.

    -c or -cdf

    cdf file name (.cdf extension)

    If a fully specified pathname is not provided then the specified file is assumed to be in the current working directory.

    -p or -prom

    mcs, exo or hex file name (.exo, .mcs, .hex extensions respectively)

    If a fully specified pathname is not provided then the specified file is assumed to be in the current working directory.

    -port

    PC: auto,lpt1,lpt2,lpt3,com1, com2,com3,usb0,usb1, usb2 UNIX: auto,/dev/ttya,/dev/ttyb /dev/tty00 dev/tty01

    auto means automatically detect cable available and connect to it. If the -port switch is not specified, the application does not attempt cable connection at start-up.

    -mode

    bscan,sserial,smap, cf, mpm, bsfile, dtconfig, pff, prom, file, config, file

    Indicates the configuration mode in which to start the application. The default configuration mode is Boundary-Scan (bscan). Indicates the configuration files.

    -baud

    auto,9600,19200,38400,57600 {-pref <name:value>}

    When the -port switch selects a serial port connection (com1,com2,com3,/dev/ttya,/dev/ttyb) this switch indicates the connection speed (baud rate). auto indicates that the speed selection should automatically choose the fastest possible. The default -baud value is auto. Sets the preferences and values of the preferences that are allowable in the Preferences dialog box. 

    边界扫描简介

    边界扫描也称为IEEE Standard 1149.1标准的通信协议、JTAG。其正常工作需要TAP控制器、指令寄存器和数据寄存器三个主要功能部件。TAP包括4个接口线，分别是TCK、TMS、TDI和TDO，实现数据和指令的发出和回读，具体功能有：

    • TCK：用于控制数据和指令传输识别的时钟信号
    • TMS：向TAP控制器传送模式的端口，TAP控制器是个16状态的有限状态机
    • TDI：串行数据输入端口
    • TDO：串行数据输出端口

    TAP控制器包含的16个状态：

    • Test-Logic-Reset：TMS保持5个时钟以上的高电平，控制器处于复位状态
    • Run-Test-Idle：运行就绪，准备好进行相关配置和回读等操作
    • Select-DR-Scan：扫描操作数据寄存器前的一个暂态
    • Select-IR-Scan：扫描操作指令寄存器前的一个暂态
    • Capture-DR：允许时钟上升沿的时候把数据写到指定的数据寄存器中
    • Shift-DR：每个时钟上升沿向寄存器移入一位数据
    • Exit1-DR：过渡到Pause-DR/Update-DR的暂态
    • Pause-DR：实现数据传输的暂停功能
    • Exit2-DR：过渡到Shift-DR/Update-DR的暂态
    • Update-DR：时钟下降沿时将DR数据传送到并行锁存输出中
    • Capture-IR：允许时钟上升沿的时候把数据写到指定的指令寄存器中
    • Shift-IR：每个时钟上升沿向寄存器移入一位数据
    • Exit1-IR：过渡到Pause-IR/Update-IR的暂态
    • Pause-IR：实现数据传输的暂停功能
    • Exit2-IR：过渡到Shift-IR/Update-IR的暂态
    • Update-IR：时钟下降沿时将IR数据传送到并行锁存输出中

      边界扫描常用指令用于实现具体扫描功能：

      • BYPASS：用于实现其它元件间数据的快速传输
      • SAMPLE/PRELOAD：测试器件常规操作的表现
      • EXTEST：进行脱板电路和板级互联测试
      • INTEST：使能在线测试，尽管元件早已设置在板子上了
      • HIGHZ：强制将所有驱动置为高阻态
      • IDCODE：将编码植入芯片，以此来确定产品包含哪些元件
      • USERCODE：提供用户可编程32位识别码以用于测试

      推荐学习

             文档程序：Xilinx ISE Help/Software Help/iMPACT Help
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    • 原文地址：https://www.cnblogs.com/leyou2016/p/iMPACT.html
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