JTAG SMT2参考手册

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联合测试行动组(JTAG)-SMT2是Xilinx现场可编程门阵列(fpga)的一个紧凑、完整和完全独立的表面安装编程模块。该模块可以从所有Xilinx工具直接访问,包括iMPACT, Chipscope, eFuse, Vivado和EDK。用户可以直接将模块加载到目标板上,并像其他组件一样重新加载。

JTAG- smt2使用3.3V主电源和单独的Vref电源驱动JTAG信号。所有JTAG信号使用高速,24mA,三状态缓冲器,允许信号电压从1.8V到5V和总线速度高达30MBit/s。JTAG总线可以与其他设备共享,因为系统在高阻抗保持JTAG信号,除非在编程期间主动驱动。SMT2模块通过CE认证,完全符合欧盟RoHS和REACH指令。该模块使用标准的a型至Micro-USB电缆,可从Digilent, Inc.购买。

  • 小型,完整,一体化的Xilinx fpga JTAG编程/调试解决方案
  • 兼容所有Xilinx工具
  • 兼容IEEE 1149.7-2009类T0 - Class T4(包括2线JTAG)
  • GPIO.pin允许调试软件重置Xilinx的Zynq平台的处理器核心
  • 单3.3 v供应
  • 单独的Vref驱动JTAG信号电压;Vref可以是1.8V到5V之间的任何电压。
  • 高速USB2端口,可以在高达30Mbit / sec(用户可设置的频率)上驱动JTAG / SPI总线
  • SPI编程解决方案(模式0和2高达30Mbit / sec,模式1和3高达2Mbit / sec)
  • 使用micro-AB USB2连接器
  • 小尺寸表面贴装模块可直接装载在目标板上
  • 类似的电路可作为独立的编程电缆;看看JTAG-HS2 Digilent。

用户可以将JTAG信号直接连接到对应的FPGA信号,如图1所示。为了达到最佳效果,可以将模块安装在主机PCB的接地点附近。尽管用户可以在SMT2下面的主机PCB上运行信号跟踪,Digilent建议保持SMT2下面的区域是干净的。注意:保持SMT2和FPGA之间的阻抗低于100欧姆,以最大速度运行JTAG。SMT2改进了SMT1,增加了三个通用IO引脚(GPIO0 - GPIO2),并支持在2线和4线模式下接口IEEE 1149.7-2009 JTAG目标。

除了支持JTAG之外,JTAG- smt2还具有8个高度可配置的串行外围接口(SPI)端口,这些端口允许与几乎任何SPI外围设备进行通信。(见图2)所有八个SPI端口共享同一个SCK,莫西人, 和味噌引脚,因此用户可以在任何给定的时间只启用一个端口。图3中的表格总结了每个端口所支持的特性。HS2支持SPI模式0、1、2和3。

图3
芯片选择信号 端口号码 SPI模式 转变LSB第一 转变MSB第一 可选择的SCK频率 马克斯SCK频率 分钟SCK频率 字节间延迟
经颅磁刺激/ CS0 0 0 是的 是的 是的 30.兆赫 8 kHz. 0 - 1000μs
2 是的 是的 是的 30.兆赫 8 kHz. 0 - 1000μs
1 0 是的 是的 是的 2.066兆赫 485千赫 0 - 1000μs
1 是的 是的 是的 2.066兆赫 485千赫 0 - 1000μs
2 是的 是的 是的 2.066兆赫 485千赫 0 - 1000μs
3. 是的 是的 是的 2.066兆赫 485千赫 0 - 1000μs
GPIO0 / CS1 2 0 是的 是的 是的 30.兆赫 8 kHz. 0 - 1000μs
2 是的 是的 是的 30.兆赫 8 kHz. 0 - 1000μs
3. 0 是的 是的 是的 2.066兆赫 485千赫 0 - 1000μs
1 是的 是的 是的 2.066兆赫 485千赫 0 - 1000μs
2 是的 是的 是的 2.066兆赫 485千赫 0 - 1000μs
3. 是的 是的 是的 2.066兆赫 485千赫 0 - 1000μs
GPIO1 / CS2 4 0 是的 是的 是的 30.兆赫 8 kHz. 0 - 1000μs
2 是的 是的 是的 30.兆赫 8 kHz. 0 - 1000μs
5 0 是的 是的 是的 2.066兆赫 485千赫 0 - 1000μs
1 是的 是的 是的 2.066兆赫 485千赫 0 - 1000μs
2 是的 是的 是的 2.066兆赫 485千赫 0 - 1000μs
3. 是的 是的 是的 2.066兆赫 485千赫 0 - 1000μs
GPIO2 / CS3 6 0 是的 是的 是的 30.兆赫 8 kHz. 0 - 1000μs
2 是的 是的 是的 30.兆赫 8 kHz. 0 - 1000μs
7 0 是的 是的 是的 2.066兆赫 485千赫 0 - 1000μs
1 是的 是的 是的 2.066兆赫 485千赫 0 - 1000μs
2 是的 是的 是的 2.066兆赫 485千赫 0 - 1000μs
3. 是的 是的 是的 2.066兆赫 485千赫 0 - 1000μs

注意:Xilinx工具预计GPIO2 / CS3将连接到Zynq芯片上的SRST_B引脚。结果,如果将Xilinx工具将用于与SMT2通信,则SPI端口6和7可能不用于SPI通信。


软件支持

除了与所有Xilinx工具无缝工作,包括影响,芯片浮雕,eFuse,Vivado和EDK。DigIlent的Adept软件和Adept软件开发套件(SDK)支持SMT2模块。对于增加方便,客户可以自由地从Digient的网站下载SDK。这款Adept软件包括一个全功能的编程环境和一组公共应用程序编程接口(API.)允许用户应用程序直接驱动JTAG链。

使用Adept SDK,用户可以创建自定义应用程序,这些应用程序将驱动几乎任何设备上的JTAG端口。用户可以利用SDK提供的API来创建可以驱动任何支持这些模式的SPI设备的应用程序。更多信息请参阅Adept SDK参考手册。


-2009年IEEE 1149.7兼容性

JTAG-HS2支持多种扫描格式,包括JScan0-JScan3、MScan和OScan0 - OScan7。它能够在由T0 - T4 JTAG Target Systems (TS)组成的4线和2线扫描链中进行通信。(见图4 & 5)

IEEE 1149.7-2009规范要求任何作为调试和测试系统(DTS)的设备在TMS和TDO引脚上提供上拉偏置。为了满足这一要求,JTAG-SMT2在TMS、TDI、TDO和TCK信号上具有弱上拉(100K欧姆)功能。虽然在规范中没有要求,但TDI和TCK信号上的上拉确保了在没有另一个源驱动它们的情况下,两个信号都不会浮动。(参见图6)

当使用JTAG-SMT2与1149.7兼容TS接口时,用户应在SMT2的TMS引脚和TS的TMSC引脚之间放置电流限制电阻。如果发生驱动冲突,则通过限制每个设备的引脚之间流动的电流量,该电阻应防止损坏组件。使用3.3V参考时,200OHM电阻将限制最大电流为16.5mA。(参见图7和8)虽然对于大多数应用来说,这种电阻级别应该足够,但可能需要调整电阻的值以满足TS的要求。

在大多数情况下,用户可以通过使用使用SMT2与TS的应用程序以两种线模式通信的应用来避免驱动冲突。在禁用SMT2的JTAG端口之前,使用应用程序重新配置TS以使用JScan0,Jscan1,JScan2或JScan3扫描格式。

Adept SDK提供了一个示例应用程序,演示了如何使用MScan、OScan0和OScan1扫描格式与T4 TAP类控制器通信。


GPIO管脚

JTAG-SMT2有三个通用IO引脚(GPIO0、GPIO1和GPIO2),对各种不同的应用程序都很有用。每个引脚具有高速三状态输入和输出缓冲器。在上电时,JTAG-SMT2禁用这些输出缓冲器,并将信号置于高阻抗状态。每个信号保持在高阻抗状态,直到主机应用程序启用DPIO端口0,并配置适用的引脚作为输出。当主机应用程序禁用DPIO端口0全部GPIO.引脚恢复到高阻抗状态。弱引体向上(100K欧姆)确保GPIO.信号在不被主动驱动时不浮动。(参见图9)

当客户使用JTAG-SMT2接口连接Xilinx的Zynq平台的扫描链时,他们应该将SMT2的GPIO2引脚连接到Zynq的PS_SRST_B引脚。这种连接允许Xilinx Tools在调试操作期间的不同时间重置Zynq的处理器核心。请参阅下面的“应用程序示例”部分以获得更多信息。注意:Xilinx工具预计GPIO2将连接到Zynq芯片上的SRST_B引脚。结果,如果将使用Xilinx工具将用于与SMT2通信,则GPIO2可能不会用作通用I / O.注意:只有在禁用JTAG和SPI的同时只能使用DPIO端口0。


应用实例

示例1: VCCO_0和VCCO_MIO1共用电源时接口Zynq-7000

图10展示了当相同电压提供VCCO_0(可编程逻辑库0电源)和VCCO_MIO1(处理器MIO Bank 1电源)时如何将JTAG-SMT2连接到Xilinx的Zynq-7000硅。在这种情况下,SMT2具有100K上拉的VREF,其在与VCCO_MIO1相同的电压下操作。这种类似的电压使得可以消除通常需要PS_SRST_B引脚所需的外部上拉。

示例2:接Zynq-7000, VCCO_0和VCCO_MIO1使用不同电压

图11演示了在VCCO_0 (Programmable Logic Bank 0 Power supply)和VCCO_MIO1 (Processor MIO Bank 1 Power supply)提供不同电压时,如何将JTAG-SMT2连接到Xilinx的Zynq-7000硅。如果Zynq的JTAG引脚工作在与PS_SRST_B不同的电压下,它需要一个外部缓冲区来调整GPIO2信号的水平。图10中的示例演示了使用开放的排水缓冲区来添加重置按钮的可能性。

示例3:保持Zynq-7000,同时保留Xilinx JTAG标题

下面的图12演示了如何将JTAG- smt2连接到Xilinx的Zynq-7000硅以及Xilinx的14引脚JTAG头。在本例中,开放漏极缓冲器允许SMT2和Xilinx JTAG Header驱动PS_SRST_B引脚,该引脚可能操作与Zynq的JTAG引脚不同的电压。


支持目标设备

JTAG-SMT2能够针对以下Xilinx设备:

  1. Xilinx fpga,包括UltraScale+
  2. Xilinx soc、mpsoc和rfsoc,包括Xilinx Zynq-7000和Zynq UltraScale+
  3. Xilinx曲折,包括百分比
  • Xilinx CoolRunner™/ CoolRunner-II cpld
  • Xilinx平台Flash ISP配置PROM
  • 选择第三方SPI PROMS
  • 选择第三方BPI PROMs

以下设备不能被JTAG-SMT2定位:

  • Xilinx 9500 / 9500xL CPLD
  • Xilinx 1700和18V00 ISP配置PROM
  • Xilinx FPGA的eFUSE编程

在使用Xilinx的iMPACT软件时,JTAG-SMT2不支持远程设备配置。注意:请参阅iMPACT中的“间接编程介绍- SPI或BPI闪存”帮助主题,了解支持的FPGA/PROM组合列表。注意:请参阅Xilinx UG908的“配置内存支持”部分,了解Vivado支持的FPGA/PROM组合列表。


机械信息
























注:PCB尺寸公差为+/- 0.13mm。

测量有mm


绝对最大额定参数

象征 参数 条件 最小值 马克斯 单元
Vdd 操作电源电压 -0.3 4.0 V
Vref I / O参考/电源电压 -0.3 6 V
VIO. 信号电压 -0.3 6 V
Iik, Iok TMS,TCK,TDI,TDO,GPIO0,GPIO1,GPIO2 vio <-0.3v. -50
直流输入/输出二极管电流 VIO > 6 v +20
Iout 直流输出电流 ±50
TSTG. 储存温度 -10 +60 ºC
防静电 人体模型JESD22-A114 4000 V
充电设备型号JESD22-C101 V

直流操作特征

象征 参数 最小值 Typ 马克斯 单元
Vdd 操作电源电压 2.97 3.3 3.63
Vref I / O参考/电源电压 1.65 2.5 / 3.3 5.5
TDO,GPIO0,GPIO1,GPIO2 输入高压(VIH) 1.62 5.5
输入低电压(VIL) 0 0.65
Tms tck tdi gpio0 gpio1 gpio2 输出高(VOH) 0.85 x Vref 0.95 x Vref Vref
输出低(卷) 0 0.05 x Vref 0.15 x Vref
助教 工作温度 -40 + 85 ºC

交流工作特性

JTAG- smt2的JTAG信号按照图13中的时序图运行。SMT2支持JTAG/TCK频率从30MHz到8KHz在30MHz从1到3750的整数分割。常见频率包括30MHz、15MHz、10Mhz、7.5MHz和6MHz。JTAG/TCK的工作频率可以在Xilinx工具中设置。注意:有关更多信息,请参阅Xilinx的影响文件。

图12。时间图。

象征 参数 最小值 马克斯
TCK. TCK时期 30 ns 125µ年代
TCKH, TCKL TCLK脉冲宽度 15 ns 62.5μs.
TCD_TMS TCLK,经颅磁刺激 -0.5 ns 12.35 ns
tcd_tdi. TDI TCLK, -0.5 ns 8.15 ns
TSETUP TDO设置时间 15.8ns.
TDO保持时间 0ns.

安装到主机pcb

JTAG-SMT2模块具有湿度灵敏度水平(MSL)为6.在回流之前,必须通过在125℃下烘烤17小时来干燥JTAG-SMT2模块。完成此过程后,该模块具有3的MSL,适用于最多168小时的回流,而无需额外干燥。

该工厂完成JTAG-SMT2信号垫与ENIG过程使用2u“金超过150u”化学镍。这使得SMT2与大多数安装和回流过程兼容。(见图15)焊料的结合力足以将SMT2牢牢固定,因此安装不需要额外的粘合剂。


包装

Digilent装运每单不超过45件的小批量产品,单独包装在防静电包装袋中。Digilent将打包和运输更大数量的45组放置在一个防静电泡沫托盘。(见图16)