ixo.de USB JTAG pod
ixo.de USB JTAG pod
This project currently hosts two tools (sub-projects):
Sources and more documentation for both can be found below and in the SVN repository, see the
for the latter.
Getting Help: Please read the documentation first, there is lots of it! If you
still have questions, please go to to the
of the project page, take a look if someone has already asked your question, and if not, use
the support section to ask for help.
usb_jtag - USB JTAG Adapter Firmware
This firmware allows a USB-capable microcontroller - currently that's primarily the
in combination with a CPLD - to act like an
which in turn may allow you to use tools you'd normally use with the Altera USB-Blaster, including available Linux tools
(archived here from )
(general information)
The "Nexys(2) on Linux" How-To includes a section on
(below), a tool for easily writing this firmware to the Digilent Nexys(2) boards and programming FPGAs
nexys2prog - Easy programming of Digilent's Nexys(2)
This Perl script greatly simplifies the programming of a
/ board under Linux.
It is well documented, see the links below.
, comments at the top of the file
provide more useful information
on building the FX2 firmware, installing Xilinx ISE (free WebPack) and using nexys2prog
A brief note on terminology: The term "FX2" can unfortunately refer to several things:
the KNJN (originally FPGA4FUN) ,
or the Hirose FX2 connectors on the
although I don't think the latter is talked about in the documentation.
Here, we usually use FX2 to refer to the Cypress EZ-USB chips.
Last page update: $Date:
17:05:54 +0000 (Fri, 28 May 2010) $选择USB-Blaster下载电缆的四大理由
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选择USB-Blaster下载电缆的四大理由
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选择USB-Blaster下载电缆的四大理由
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也许您会问，长期以来我一直用Byteblaster MV或Byteblaster II下载电缆，不是好好的吗？为什么要用USB-Blaster下载电缆呢？这个问题得从以下几个方面去分析：一、速度搞过DSP开发的工程师可能体会更深。在基于USB的DSP仿真器出来之前，人们只能使用基于并口的DSP仿真器，很多DSP开发人员都是从并口的DSP仿真器开始使用的，他们没有选择。平心而论，并口DSP仿真器确实可以帮助我们完成DSP的开发与调试。在基于USB的DSP仿真器出现后，情况有所改变。尽管基于USB的仿真器价格比并口DSP仿真器高，但很多开发人员还是在第一时间选用它，因为两者在仿真速度上是不可相提并论的。特别是在需要大量实时数据交换（RTDX）的场合，USB的速度优势就更明显。我们可以在不中断DSP程序运行的情况下调试程序，这样可以加快调试速度，而且可以得到更真实的结果。在开发FPGA时使用USB-Blaster下载电缆的优势也同样明显。一方面，下载程序速度明显快。如今FPGA的容量已达到数百万门，即使是通过JTAG口下载程序，也需要很长时间，USB-Blaster则可以明显缩短下载时间。另一方面，程序调试更加方便快捷，甚至可以作一些实时调试。这一点在使用SignalTap II嵌入式逻辑分析仪和调试Nios II嵌入式处理器时十分重要。二、计算机发展趋势现在很多笔记本，甚至台式机都在逐渐淘汰并口，就象当年淘汰ISA总线、淘汰串口一样。USB虽不能说一统天下，但有了USB，并口存在的价值就减小了很多。当计算机没有串口时，我们用USB转串口，当计算机没有并口时，我们又可以作USB转并口。但既然有USB，为什么不直接用USB通信呢？三、方便性用过并口仿真器的人都会埋怨其使用不方便。首要在BIOS里设置成EPP方式，还要注意不能热插拔，这一问题在学生实验室上课中最为明显。电缆经常拔来拔去，结果导致计算并口都不能用了。使用USB电缆则完全不用担心这一点，因为它天生就能热插拔。四、Nios II的调试目前在ALTERA的官方网站上只有Byteblaster II、USB Blaster和Master Blaster三种。三种下载电缆中，MasterBlaster的局限性最大，它既不支持主动串行器件，也不支持Nios II的调试。Byteblaster II可以支持ALTERA目前所有类型的器件，包括FPGA和配置器件，也支持SignalTap II嵌入式逻辑分析仪，但ALTERA声明其不能用来调试Nios II嵌入式软核处理器。可能又有人问了，我不是一直在用ByteBlaster II调试Nios II嵌入式处理器吗？的确，Byteblaster II似乎可以用来调试Nios II嵌入式处理器，但Altera不推荐这样做，因为它可能导致不可预料的错误。以下是使用Byteblaster II时出现的红色提示信息：nios2-terminal: Warning: The JTAG cable you are using is not supported for Niosnios2-terminal: II systems. You may experience intermittent JTAG communicationnios2-terminal: failures with this cable. Please use a USB Blaster revision Bnios2-terminal: cable or another supported cable. Please refer to the filenios2-terminal: errata.txt included in the Nios II development kit documentsnios2-terminal: directory for more information.
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首先，我们来看一个demo，这个demo实现自动下载SOF和ELF文件。其目录结构如图1所示。这是一个在DE2上实现从SD卡中读取文档的工程。SOF和ELF文件分别是FPGA硬件配置程序和NiosII
软件程序。
&&&&&&&& 需要准备一张SD卡，格式化成FAT16格式，卡中的内容如图2所示。
&&&&&&&& 将SD卡插入DE2的SD卡插槽，将DE2与电脑连接，上电。双击test.bat批处理文件。此时会弹出DOS窗口，实验现象如图3，图4所示。可见，这个批处理文件实现了自动下载SOF配置文件和下载运行Nios程序。
我们来看看test.bat中到底是什么内容。用文本编辑器打开test.bat，其内容如图5所示。
第一行：%QUARTUS_ROOTDIR%\\bin\\quartus_pgm.exe -m jtag -c USB-Blaster[USB-0] -o &p;DE2_SDCARD.sof&
这个批处理首先调用了quartus_pgm.exe这个程序实现下载DE2_SDCARD.SOF， quartus_pgm.exe在QuartusII的安装目录下的bin目录下，我们进入C:\altera\90\quartus\bin目录（路径因机器而异），可以看到以下文件，如图6所示。由图标可以看出，quartus_pgm.exe是一个dos程序，双击它是无法运行的，只能在DOS窗口下使用。名字与它相近的quartus_pgmw.exe正是quartus_pgm.exe的图形化界面，也正是我们在QuartusII中进行下载时调用的程序，如图7所示。
&&&&&&&& 至于那些参数“-m jtag -c USB-Blaster[USB-0] -o &p;DE2_SDCARD.sof&
”，都表示什么含义呢，我们进入DOS窗口，进入C:\altera\90\quartus\bin目录，运行“quartus_pgm/?”帮助命令，如图8所示。由显示的结果得知，-m
参数表示下载模式，这里是jtag模式，-c
表示下载电缆，这里是用USB-Blaster下载，-o
表示下载操作(?不理解)，但还有“p;”这个参数怎么解释呢。看来我们需要更详细的解释。图中最后一行提示我们，如果需要更详细的说明，可以输入“ –help=&option|topic&”命令。于是，运行“c:\altera\90\quartus\bin\quartus_pgm
--help=o”，出现了更加详细的说明，如图9所示。
&&&&&&&& 第2-6行：
@ set SOPC_BUILDER_PATH_71=%SOPC_KIT_NIOS2%+%SOPC_BUILDER_PATH_71%
@ set SOPC_BUILDER_PATH_72=%SOPC_KIT_NIOS2%+%SOPC_BUILDER_PATH_72%
@ set SOPC_BUILDER_PATH_80=%SOPC_KIT_NIOS2%+%SOPC_BUILDER_PATH_80%
@ set SOPC_BUILDER_PATH_81=%SOPC_KIT_NIOS2%+%SOPC_BUILDER_PATH_81%
@ set SOPC_BUILDER_PATH_90=%SOPC_KIT_NIOS2%+%SOPC_BUILDER_PATH_90%
这5行的作用是设置环境变量，这取决于你机器装的QuartusII的版本，如果你装的是9.0，那么只保留最后一行内容就行了。
@ &%QUARTUS_ROOTDIR%\bin\cygwin\bin\bash.exe& --rcfile &.\test_bashrc&
接着，调用C:\altera\90\quartus\bin\cygwin\bin目录下的bash.exe去解释执行当前目录下（即test.bat所在目录）下的test_bashrc脚本文件。（稍微懂linux的人应该知道，bash是linux常见的shell）。
到目前为止，我们光看到了DE2_SDCARD.sof的踪影，DE2_SDCARD.elf还没有现身，是不是藏在了 test_bashrc
这个脚本中呢。我们用文本编辑器打开test_bashrc 继续探索。如图10所示（为了能截在一张图中，删除了一些注释信息和空白行）。
&&&&&&&& 看第27行画红线处，DE2_SDCARD.elf果然隐藏在这里。
&&&&&&&& nios2-download DE2_SDCARD.elf -c USB-Blaster[USB-0] -r -g
nios2-terminal -c USB-Blaster[USB-0]
很明显，脚本首先调用nios2-download这个程序实现下载DE2_SDCARD.elf，-c –r –g
是这个程序的参数（或是选项），-c 应该就是选择下载电缆的选项，所以后面的值是USB-Blaster，那么 –r –g
分别又表示什么含义呢。同理，我们使用帮助。因为nios2-download是一个linux程序，所以要先进入模拟linux环境，即先运行bash.exe。（不知这样表述是否正确），然后运行
./nios2-download –help 命令，如图11所示。
&&&&&&&& 只可惜这不是真正的linux环境，所以连最简单的显示命令 cat
都没有，使用帮助失败。只能作罢，再想其它办法。
&&&&&&&& 一种方法是找一台在linux环境中装好NiosII IDE的计算机，使用 ./nios2-download –help命令，如图12所示。
&&&&&&&& 另一种方法是仍然在Windows下，进入C:\altera\90\nios2eds\bin目录，如图13所示。双击，使用文本编辑器打开（我其实没想到这竟然也是一个脚本文件，还以为是编译后的二进制代码呢），在脚本的中间部分，向我们描述了这些选项的作用。如图14所示。
&&&&&&&& -r/--reset-target&&&&
Reset the target SOPC system before use. （使用前复位）
-g/--go&&&&&&&&&&& Run processor from entry point after downloading.
（？不明白）
&&&&&&&& 最后，调用nios2-terminal，这相当于NiosII IDE中的控制台，可以和在硬件上运行的程序进行交互，接收从jtag-uart返回的信息，也可能通过jtag-uart给硬件发信息（取决定NiosII程序的功能），本例中，Nios程序通过jtag-uart返回了SD卡中的内容。
&&&&&&&& 总结：
&&&&&&&& 所以，只要对这个模版稍做修改，我们就能下载自己所需要的工程。首先，把SOF文件和ELF文件替换成要自己工程的文件，然后，修改test.bat中的这句话：“
%QUARTUS_ROOTDIR%\\bin\\quartus_pgm.exe -m jtag -c USB-Blaster[USB-0] -o &p;DE2_SDCARD.sof&”，把DE2_SDCARD.sof改成自己需要下载的文件名，然后，修改test_bashrc中的这句话：“nios2-download
DE2_SDCARD.elf -c USB-Blaster[USB-0] -r -g”，同样把DE2_SDCARD.elf改成自己需要下载的文件名。
&&&&&&&& ELF文件从哪找呢，NiosII
工程生成的ELF文件会存放在当前工程目录下的Debug目录下。如图15所示。
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1. FPGA器件上的JTAG相关引脚出现故障；
2. USB-Blaster坏了；
3. 10针JTAG线缆没有压制好。
其中第1条给我们带来的损害最为严重，那么应该怎样规避呢？
故障1的现象
JTAG接口的TCK、TMS、TDO或TDI，与GND短路。
我们经常为了图方便，随意带电插拔JTAG下载口。尽管在多数情况下JTAG相关引脚安然无恙，但是不能避免小概率事件发生：由热插拔而产生的静电和浪涌，将会击穿JTAG相关引脚。有人猜测，由于盗版的USB-Blaster等简化了保护电路，因此才发生此类故障。然而，事实证明，即便是Altera官方的USB-Blaster等也避免不了这种小概率事件。因此我们艾米电子猜测：Altera为了降低成本，裁减了低端FPGA I/O的二极管钳位保护电路。
推荐插拔顺序
1. 关闭FPGA开发板的电源；
2. 将JTAG仿真器的JTAG线缆连接至FPGA开发板的JTAG接口；
3. 在仿真器的USB接口上插入USB线缆（假设USB线缆的另一段已经插在电脑上）；
4. 打开FPGA开发板的电源。
步骤2和3的最好不要调换，因为虽然FPGA开发板没有供电，但是USB供电的JTAG仿真器也会产生一定的电压，作用于FPGA开发板的VCC和GND上，所以千万要注意此顺序。
1. 关闭FPGA开发板的电源；
2. 拔下JTAG仿真器的USB接口上的USB线缆；
3. 去除JTAG线缆与FPGA开发板的连接；
步骤2和3的最好不要调换，原因如上。
无论是FPGA开发板还是其他，万不可带电插拔线缆，必须先想方设法断去一切相连的电源，再做动作。
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