Hallo @ all FPGA-User, ich möchte ein neues Spartan 3A Board bauen. Auf dem Board soll auch ein FTDI FT2232H High Speed USB Chip verbaut werden. Nun habe ich gelesen, das man mit Hilfe des FTDI USB Chips eine JTAG oder SPI Interface bauen kann. Somit kann auch ein FPGA oder ein externer Firmwarebaustein beschrieben werden. Bis jetzt habe ich vor einen Spartan 3A (XC3S400A) zu verwenden Dieser benötigt einen 1,9MBit Flash Baustein, in dem die Firmware gespeichert werden kann. Ich habe gelesen das sich ATMEL Serial Flash Speicher hierzu gut eignen soll. Ich habe das Model "AT45DB021D" mit 2 MBit gewählt http://www.atmel.com/dyn/products/product_card.asp?part_id=3936 Diese Speicher ist sehr gut verfügbar und zudem auch noch sehr günstig (1€) Jedoch habe ich noch keine genaue Vorstellung wie dies gehen soll und wie ich die Beschaltung aussehen soll. Zudem welches Programm kann man für den übertragen der Firmware benutzen? Es wäre schön wenn einige mal ihre Erfahungen posten könnten wie man dies am besten umsetzt.
Also zunächst mal lassen sich die per SPI angeschlossenen Flashes über Impact mit indirekter Programmierung über den JTAG Anschluss beschreiben. Dazu lädt impact einen kleinen Core in den FPGA, der die Übersetzung zwischen JTAG und SPI macht. Außerdem kann man den auch per SPI Direct Programming mit dem USB Platform Cable von Xilinx direkt beschreiben. Die zugehörigen Schaltungen findest du im Configuration User Guide. Über den FT2232H gehts natürlich auch, musst dir aber dann selbst eine Softare schreiben, die entweder SPI für die direkte Progarmmierung oder aber JTAG für die indirekte Programmierung macht. Der Charme der SPI-Flash Lösung ist neben dem Preis, dass du den Flash aus der FPGA Firmware heraus direkt beschreiben kannst. Es muss also im Idealfall nur einmal das Bitfile per JTAG drauf und dann kannst du Firmware-Update über dein Design machen. Die Pins sind nach der Konfiguration des FPGA normale I/Os, also der Flash steht dir dann komplett zur Verfügung. Wenn das Gerät sowieso ein Kommunikationsinterface hat, ist das sehr sinnvoll.
Es wäre zu überlegen, ob man nicht gleich einen etwas größeren Flash (4 oder 8 MBit) nimmt. Dann kann man ein Multi-Boot-System bauen, also mehrere Konfigurationen des FPGAs ablegen. Und man kann Daten darauf speichern im freien Bereich. Allerdings würde ich Dir dann empfehlen auf den STM-Speicher zu wechseln. Das laden des Designs nach dem Power-Up erfolgt im Continuous Read des Flash ab Adresse 0. Da gibt es zwischen den Atmel und STM-Typen keinen Unterschied. Allerdings sind die Atmel im Default im 264 Byte Page Mode. Daher ist die Adressierung im SPI-Protokoll anders aufgebaut. 9-Bit für die Auswahl der Bytes und dann erst die Bits für die Auswahl der Pages. Das hat zur Folge, dass Impact mit der indirekten Programmierung (hier wird ein Continious Write aus dem FPGA heraus gemacht) die Adressierung fasch aufbaut und Die Daten an einer anderen Adresse ablegt. Das muss dann auch beim Starten eines zweiten Boots bei der Adressgenerierung beachtet werden. Bei Xilinx findet man dazu aber leider nichts (zumindest noch vor 2 Jahren). Das habe ich mir mühselig erkämpfen müssen in dem ich den Bitstream des SPI mit dem Oszi analysiert habe bevor ich auf das Problem gestoßen bin.
Hast Du denn ein Beispiel für einen STM Speicher? Wie kann der FPGA zwischen mehreren Firmwareversion in einem externen beim booten auswählen? Muß man da einen eigenen Bootloader schreiben?
Ich nutze zum programmieren des Spartan 3AN700 bereits den FTDI-Chip. Die Programmiersoftware ist xc3sprog: http://sourceforge.net/projects/xc3sprog/ Läuft richtig super.
Johann schrieb: > Muß man da einen eigenen Bootloader schreiben? Gibts bereits von mir. Siehe Anhang. Für den Atmel-PROM habe ich zur Adressgenerierung folgende Kommentar in mein VHDL mit eingebaut.
1 | -- Adressberechnung für die Startadresse des PROMs bei AT45DBxx:
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2 | -- Bei der Bitstream-Generierung wird das Startbyte angegeben. Das ist z.B. 0x010000 (64k-Byte-Adresse).
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3 | -- Der FPGA schickt als erstes zu dem Konfigurationsprom den Befehl 0xE8. Dies bedeutet "Continuous Array Read".
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4 | -- Gefolgt von 3 Byte Startadresse. Dieser wird aber nicht als Byte-Adresse vom PROM interpretiert, sondern wie folgt:
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5 | --
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6 | -- Bits 7 6 5 4 3 2 1 0
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7 | -- Adressbyte 1: x x x x PA10 PA9 PA8 PA7
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8 | -- Adressbyte 2: PA6 PA5 PA4 PA3 PA2 PA1 PA0 BA8
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9 | -- Adressbyte 3: BA7 BA6 BA5 BA4 BA3 BA2 BA1 BA0
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10 | --
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11 | -- PA ist dabei die Page-Adresse á 264 Bytes und BA die Byte-Adresse innerhalb dieser Page. Um also von dieser Page
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12 | -- Starten zu können, muss man die Adresse auf dieses Format umrechnen:
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13 | -- PA = ganzzahliger Anteil von 0x010000/264
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14 | -- BA = rest von 0x010000/264 multipliziert mit 264
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15 | -- => PA = 248 (11-Bit-Binär 00011111000)
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16 | -- => BA = 64 ( 9-Bit-Binär 001000000)
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17 | -- => Startadresse an picoboot: 00011111000001000000 = 0x01F040
|
Wenn du nur den FPGA konfigurieren willst, und keinen µC da drin implementiert ist, brauchst du keinen Bootloader. Zunächst mal holt sich der FPGA selbst das BitFile aus dem Flash, wenn die 3 Mode Pins entsprechend gesetzt sind. Die MultiBoot Spezialitäten sind im Config User Guide beschrieben. Sollte man vielleicht als Anfänger nicht gleich alles auf einmal implementieren.
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