基于JTAG接口实现ARM的FPGA在线配置

　　②字节码(Byte—Code)格式文件，STAPL源文件编译好之后的字节码文件，文件后缀名是“．jbc”。对于同样的配置信息，该格式比．jam格式体积小，节省存储空间；其缺点是，无法直接阅读其中的配置信息。

　　与之对应，Jam Player也有两种：普通Jam Player，负责对．jam文件的解释；Jam Byte一Code Player，负责对．jbc文件的解释。从AItera*****上可以免费下载到用C语言编写的两种Player源代码。

　　4 系统设计与实现

　　4．1 系统硬件设计

　　系统硬件连接方案如图2所示。系统中只使用JTAG配置方式，所以与AS、PS相关的nCONFIG、MSELO和MSEL1引脚都不使用，而将nCONFIG拉高，MSELO和MSEL1接地。DATA0和DCLK引脚可以任意配置，在这里都接地。使用S3C2410的通用引脚GPB7、GPB8、GPB9、GPBlO引脚分别作为JTAG接口的TMS、TDl、TCK和TDO。

　　4．2 系统软件设计

　　4．2．1 生成Jam配置文件

　　使用Jam STAPL进行JTAG配置，需要有Jam配置文件。集成开发环境QuartusII默认生成的是．sol和．pof格式的配置文件，要生成．jam和．jbc文件，可以使用2种方法：

　　第1种方法，在工程编译之前设置QuartusII的生成配置文件选项。在QuartusII的主菜单中，选择【Assign—ments】→【【)evice】菜单，进入【Setting】窗口，单击“Device．Pin Options…”按钮，在弹出的对话框中选择“Program—ming Files”标签，在该标签页中选择．jam或者．jbc文件格式，单击“0K”按钮即可。

　　第2种方法，编译完成后利用QuartusII自带的文件格式转换工具，将．sof或．pof文件转换为．jam或．jbc文件类型。在QuartusII的主菜单中，选择【File】→【ConvertProgramming Flies】菜单，进入【Convert ProgrammingFiles】窗口。在该窗口的“Programming file type'’中选择．jam或者．jbc类型，在“File name”中指定文件保存路径和文件名(默认使用与．sof或．pof同路径同名)，最后单击“OK”按钮，即可生成．jam或者．jbc配置文件。

　　4．2．2 移植Jam Player

　　Altera公司提供的Jam Player源程序文件包含了DOS、Windows和Unix三种平台的代码。在类似Unix的Linux平台中使用，必须进行定制和移植。

　　Jam Player源程序组织结构如图3所示。与配置平台的I／O处理相关的功能都安排在jbis—tub．c文件中，使用Jam Player的用户只需要根据平台和硬件环境修改jbistub．c中的函数，而不需要修改其他的文件。

　　将Jam Player移植到嵌入式Linux中，主要进行下列的定制：

　　①更改平台预定义环境，添加预处理语句，去除不必要的源代码；

　　②将JTAG信号映射到具体硬件引脚；

　　③定制错误信息输出方式；

　　④根据具体微处理器的处理能力，定制延时函数。

　　关于更详细的定制和移植过程可参考文献[7]和[8]。

　　为了帮助Jam Player移植过程，Altera公司提供了调试和验证使用的idcode文件。该文件有．jam格式和．jbc格式，分别供移植普通Jam Player和Jam Byte一CodePlayer使用。其功能都是读取目标设备的IDCODE(每种型号的FPGA芯片都有一个与其一一对应的IDC0DE，可参见芯片的数据手册)。如果移植成功，Jam Player会将读取的IDCODE和对应的芯片型号打印出来；否则输出详细的相关错误信息，以供调试使用。

　　4．2．3 JTAG驱动程序

　　由于Jam Player运行在嵌入式Linux环境中，无法直接访问ARM芯片的引脚寄存器，也就无法直接操作引脚的输入输出。所以还必须为用于JTAG接口的引脚编写驱动程序，将它们封装成Jam Player可以读写的字符型文件。

　　该驱动遵守普通Linux字符型文件驱动编写规则，无需向系统申请中断和实现中断函数，最关键的就是对引脚读写时，要符合JTAG接口引脚的时序控制。JTAG接口的引脚时序如图4所示。从图中可知，对于ARM的JTAG接口，TDI和TMS输出信号是在TCK时钟信号的下降沿锁存的，而TDO反馈信号是在TCK时钟信号的上升沿有效。