JTAG cz2.pdf

S P R Z Ę T

JTAG − światowy standard

testowania i programowania

układów cyfrowych, część 2

W†poprzednim numerze EP

omÛwiliúmy szczegÛ³y standardu

programowania i†testowania

uk³adÛw cyfrowych - JTAG.

Standard ten znalaz³ szerokie

poparcie wúrÛd producentÛw

uk³adÛw cyfrowych - praktycznie

wszystkie obecnie produkowane

uk³ady programowalne oraz

wiÍkszoúÊ zaawansowanych

kontrolerÛw jest wyposaøona

w†z³¹cze zgodne z†JTAG.

Bardzo ciekawe uzupe³nienie

tego standardu zaproponowa³a

niedawno Altera. W†pracowniach

badawczych tej firmy powsta³

uniwersalny jÍzyk obs³ugi

interfejsu JTAG - nosi on nazwÍ

JAM.

O†tym, dlaczego powstanie

takiego jÍzyka by³o konieczne, jak

z†niego korzystaÊ, gdzie zdobyÊ

dodatkowe materia³y,

oprogramowanie i†specyfikacjÍ

jÍzyka - dowiecie siÍ z†artyku³u.

Co to jest JAM ?

JAM jest interpretowanym jÍzy-

kiem programowania wysokiego po-

ziomu, ktÛry opracowano z†myúl¹

o†programowaniu i†testowaniu

struktur programowalnych w†syste-

mie (ang. In System Programmable)

poprzez interfejs JTAG. Sk³adnia jÍ-

zyka jest zbliøona do popularnego

BASICa, przy czym zestaw instruk-

cji rozszerzono o†polecenia obs³ugi

interfejsu JTAG.

Na list. 1 przedstawiono przyk³a-

dowy program, napisany w†jÍzyku

JAM , obliczania silni kolejnych

liczb, a†wynik obliczeÒ jest zapisy-

wany w†pliku ( list. 2 ). Jest to jeden

z†przyk³adÛw obrazuj¹cych uniwer-

salnoúÊ tego jÍzyka. Nieco inaczej

wygl¹da plik wygenerowany przez

system projektowy zawieraj¹cy in-

formacje o†konfiguracji i†algorytmie

programowania uk³adu docelowego.

Przyk³ad (znacznie skrÛcony) takie-

go pliku przedstawiono na list. 3 .

Wszyscy Czytelnicy, ktÛrzy pos³ugi-

wali siÍ lub pos³uguj¹ BASICiem,

zauwaø¹ na tym listingu szereg zna-

nych rozkazÛw. Takøe struktura lo-

giczna tego pliku ürÛd³owego nie

odbiega od typowych konstrukcji

programu w tym jÍzyku. Fragment

programu rozpoczynaj¹cy siÍ od ety-

kiety L0: odpowiada za ustalenie

w†jakim stanie znajduje siÍ progra-

mowany uk³ad (czy np. naleøy go

skasowaÊ przed programowaniem)

i†jakiej operacji wymaga uøytkow-

nik od programu.

Na rys. 1 przedstawiono sposÛb

wykorzystania jÍzyka JAM w†ty-

powej aplikacji. Program

JAM Composer odpowia-

da za konwersjÍ pliku

wynikowego (np.

w†formacie

JEDEC, HEX), ktÛry jest generowany

przez program projektowy, do postaci

tekstowej zgodnej ze specyfikacj¹ JAM .

W†przypadku, kiedy projektant ko-

rzysta z†oprogramowania narzÍdziowe-

go nowej generacji (np. systemu

Max+Plus II firmy Altera, w†wersjach

od 8.0 pocz¹wszy) JAM Composer sta-

nowi integraln¹ czÍúÊ pakietu i†nie ma

koniecznoúci korzystania z†dodatko-

wych programÛw narzÍdziowych ( rys.

2 ).

W†przypadku, kiedy wykorzystywany

przez konstruktora system projektowy

nie potrafi bezpoúrednio generowaÊ pro-

gramu w†standardzie JAM , moøliwe jest

zastosowanie zewnÍtrznego konwertera

programowego, ktÛry zmieni postaÊ pli-

ku ze standardu JEDEC, HEX, POF lub

dowolnego innego, na postaÊ zgodn¹ ze

specyfikacj¹ JAM ( rys. 3 ).

Zadaniem programu-konwertera jest

m.in. zapisanie w†pliku wyjúciowym

programu opisuj¹cego sposÛb progra-

mowania lub testowania wybranej struk-

tury PLD. Za³oøeniem przyjÍtym przez

twÛrcÛw jÍzyka JAM by³o, øe programy

konwertuj¹ce bÍd¹ dostarczane przez

firmy tworz¹ce oprogramowanie projek-

towe dla wybranych uk³adÛw PLD lub

bezpoúrednio przez producentÛw struk-

tur.

Profity wynikające ze stosowania języka

JAM :

− możliwość uniezależnienia się od jednego

dostawcy oprogramowania projektowego;

− oprogramowanie w formacie JAM może

być stosowane na różnym sprzęcie, bez

konieczności rekompilacji projektu;

− możliwość znacznego skrócenia czasu

programowania układów;

− dzięki elastycznemu zestawowi instrukcji

języka istnieje możliwość opisania przy jego

pomocy dowolnego algorytmu

programowania; tak więc obsługa

układów, które dopiero pojawią się na

rynku nie będzie stanowić żadnej

trudności.

Elektronika Praktyczna 2/98

S P R Z Ę T

Listing 2.

Factorial

1! = 1

2! = 2

3! = 6

4! = 24

5! = 120

6! = 720

7! = 5040

8! = 40320

9! = 362880

10! = 3628800

11! = 39916800

12! = 479001600

Error on line 16: integer overflow.

Program terminated.

Rys.1.

wymi i†pe³na niezaleønoúÊ od platfor-

my sprzÍtowej na jakiej jest stosowany.

Na rys. 4 przedstawiono schematycz-

nie cztery przyk³adowe aplikacje tego

jÍzyka. Program w†jÍzyku JAM , wyge-

nerowany przez dowolne narzÍdzie pro-

jektowe, moøna zastosowaÊ do konfigu-

racji uk³adÛw programowalnych zamon-

towanych w†systemie. W†przypadku

Systemu 1 (rys. 4) program JAM Player

1 znajduje siÍ w†pamiÍci procesora ste-

ruj¹cego systemem.

Nieco inaczej wygl¹da sytuacja

w†przypadku Systemu 2 . Tym razem

JAM Player 2 spe³nia rolÍ programu

obs³uguj¹cego laboratoryjny programa-

tor uk³adÛw programowalnych. Moøna

go tutaj porÛwnaÊ z†driverem dedyko-

wanym pewnej grupie uk³adÛw.

System 3 jest specjalizowanym tes-

terem uk³adÛw programowalnych. JAM

Player 3 spe³nia w†nim rolÍ podobn¹

jak w†przypadku Systemu 2 , czyli dri-

vera dedykowanym pewnej grupie uk³a-

dÛw. W†przypadku korzystania ze stan-

dardowego testera lub programatora

moøliwe jest takøe wykorzystanie for-

matu JAM. Wymaga to jednak zastoso-

wania konwertera programowego, ktÛry

zmieni format zapisu programu na po-

staÊ zrozumia³¹ dla programu obs³ugu-

j¹cego urz¹dzenie (jak w†przypadku

Systemu 4 ).

Tak wiÍc dziÍki zastosowaniu jÍ-

zyka JAM moøliwe jest ograniczenie

liczby stosowanych formatÛw zapisu

Rys. 2.

musi zapewniaÊ

pe³n¹ obs³ugÍ in-

terfejsu JTAG,

a†takøe poleceÒ

nie zwi¹zanych

bezpoúrednio

z†jego sterowa-

niem.

Chc¹c u³atwiÊ

zbudowanie na

bazie JAMu nowe-

go standardu ob-

s³ugi interfejsu

JTAG, Altera udo-

stÍpni³a kody

ürÛd³owe, napisane w†jÍzyku C, wszys-

tkich modu³Ûw wykorzystywanych

przez program JAM Player . Program ten

zosta³ opracowany w†taki sposÛb, aby

zminimalizowaÊ trudnoúci z†jego prze-

niesieniem na dowolny komputer lub

mikrokontroler.

NiezbÍdnym elementem JAMowego

ì³aÒcuchaî jest program nosz¹cy na-

zwÍ JAM Player (rys. 1, rys. 3). Zada-

niem tego programu jest interpretacja

poleceÒ jÍzyka JAM i†realizacja zapi-

sanego w†pliku programu. Program ten

moøe mieÊ postaÊ pliku wykonywalne-

go np. dla komputera PC. Moøna go

takøe zaimplementowaÊ w†dowolnym

systemie mikroprocesorowym, dziÍki

czemu procesor steruj¹cy prac¹ tego

systemu bÍdzie mÛg³ samodzielnie mo-

dyfikowaÊ struktury wykorzystanych

w†nim uk³adÛw programowalnych.

Jak pokazaliúmy na przyk³adzie

z†list. 1, programy w†jÍzyku JAM mog¹

wykonywaÊ czynnoúci zupe³nie nie

zwi¹zane z†procedurami programowa-

nia lub testowania uk³adÛw PLD. Nie-

zaleønie od implementacji, JAM Player

JAM w†praktyce

Jedn¹ z†najwaøniejszych zalet jÍzyka

JAM jest ³atwoúÊ jego przenoszenia po-

miÍdzy rÛønymi urz¹dzeniami koÒco-

Listing 1.

‘ Factorial program

‘

‘ Copyright (C) Altera Corporation 1997

‘

PRINT “Factorial”;

INTEGER num;

INTEGER fact;

INTEGER count;

FOR num = 1 TO 20;

LET fact = 1;

FOR count = 1 TO num;

LET fact = fact * count;

NEXT count;

PRINT num, “! = “, fact;

NEXT num;

EXIT 0;

Rys. 3.

Elektronika Praktyczna 2/98

S P R Z Ę T

Listing 3.

NOTE CREATOR “POF to JAM converter

Version 8.0 6/12/97”;

NOTE DEVICE “EPM7128S”;

‘Device #1: EPM7128S -

c:\cad\max2work\praca\demo.pof Mon

Mar 19 13:44:04 1997

BOOLEAN A21[104320] = ACA

mB300uAlQrh_g5rQjMMhrQQjMhTrthwLV@t

Vztl@rVDz@@@qUjtLB@QvhwBd_Njc

MhrQQj_hwrQjiMhroth_sglQDlMhLrV@Nsh@w

zhMhR@N@nL@@gV@@AVrwhyLhr25

3QzMbyNfzq0F@7Q8Uzth253grQfeKBbYwh

ysAloRGJm@QldthrVQzN@w@@heMgro

XuzaGK0m8EJCeIhqASD6eqAz9KF6OjIhsTVbd_h_NQ

j_yUzdhq@hVw@hMJfLQL0j

C8s464l732BX1ni91@_@@0;

BOOLEAN A22[65920] = ACA

m0200u@@@t@@@l@lzV@@@@_@@@yFMzxVf_t@@kD@@@F

I@@Vko@I100jwUvr4b1W2

0R9OLZVxXDeX1_@@@zVf00WMlcy0Ij0G0Gj0Kqmjr@z@@

@x@@@cx@@Vj6Gh@@dK@

@lqVt@GPWyUIUeFur@@FKC0G038KCik4i@@QvV41m

@@@l@fFN80u@1D1UIV01jb6

dGGDm@@@VGzGeOZ@t@V04w@XI2Qllh2g3zd@@7o

CuVVpd@@@6f@@FJvVf1F32PFu

@t@@;

NOTE JAM_VERSION “1.0”;

NOTE ALG_VERSION “1.0”;

INTEGER A0[12] =

791, 237, 253, 261, 273, 281, 293,

317, 791, 791, 791, 791;

INTEGER A1[12] =

640, 80, 160, 240, 320, 400, 480,

640, 160, 200, 240, 280;

INTEGER A2[12] =

165, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 165, 165,

165, 165;

INTEGER A3[12] =

112, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 64, 80, 96, 112;

NTEGER V53 = 3;

INTEGER V54 = 3;

INTEGER A11[V53 * V54 * 11] =

0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,

96, 1, 0, 97, 0, 1, 0, 0, 0,

0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,

96, 0, 0, 97, 0, 1, 96, 1, 2,

0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,

96, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,

96, 2, 0, 97, 0, 1, 96, 1, 2,

94, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,

95, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,

94, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0;

‘ VARIABLES

INTEGER V0 = 1;

INTEGER A12[V0] = 4;

INTEGER A13[V0] = 1 | 4;

INTEGER A25[V0] = 10;

INTEGER V1 = V0 - 1;

INTEGER V2 = 0;

INTEGER V3 = 0;

INTEGER V4 = 1;

INTEGER A17[V0];

BOOLEAN b;

INTEGER i;

INTEGER j;

INTEGER k;

INTEGER l;

INTEGER V10;

INTEGER V11;

BOOLEAN A18[10];

BOOLEAN A19[10];

BOOLEAN A20[10];

INTEGER V14;

INTEGER V15;

INTEGER V42 = 0;

BOOLEAN V43 = 0;

BOOLEAN V44 = 0;

BOOLEAN V45 = 0;

INTEGER V46;

INTEGER V47;

INTEGER V48;

BOOLEAN V49 = 0;

BOOLEAN V50 = 0;

BOOLEAN DO_ERASE = 0;

BOOLEAN DO_BLANKCHECK = 0;

BOOLEAN DO_PROGRAM = 0;

BOOLEAN DO_VERIFY = 0;

BOOLEAN DO_SECURE = 0;

BOOLEAN DO_SECURE_ALL = 0;

L0:

CALL L3;

LET V4 = 1;

CALL L16;

IF (V2 == 0) THEN GOTO L1;

IF (V42 == 0) THEN CALL L33;

IF ((V42 == 0) && DO_ERASE) THEN CALL

L23;

IF ((V42 == 0) && DO_BLANKCHECK) THEN

CALL L32;

IF ((V42 == 0) && DO_PROGRAM) THEN

CALL L21;

IF ((V42 == 0) && DO_VERIFY) THEN

CALL L28;

IF ((V42 == 0) && DO_SECURE) THEN

CALL L131;

L1:

CALL L14;

EXIT V42;

L3:

INTEGER V64 = 0;

IF (DO_PROGRAM) THEN LET DO_ERASE =

IF (DO_SECURE_ALL) THEN LET DO_SECURE

= 1;

IF ((DO_ERASE || DO_BLANKCHECK) &&

!DO_PROGRAM &&

(DO_VERIFY || DO_SECURE)) THEN LET

V42 = 1;

IF (V42 != 0) THEN GOTO L13;

LET V21 = 0;

FOR i = 0 TO V1;

LET j = 1;

LET k = 1;

IF (((A13[i] & 1) == 0) ||

((A13[i] & 4) == 0)) THEN GOTO L4;

LET V2 = A12[i];

LET j = A1[V2];

LET k = A5[V2];

L4:

LET V21 = V21 + j;

LET V64 = V64 + k;

NEXT i;

BOOLEAN A26[V21];

LET k = 0;

FOR i = 0 TO V1;

IF (((A13[i] & 1) == 0) ||

((A13[i] & 4) == 0)) THEN GOTO L5;

LET V2 = A12[i];

FOR j = 0 TO (A1[V2] - 1);

IF ((j % 5) == 4) THEN LET A26[k] = 1;

LET k = k + 1;

NEXT j;

GOTO L6;

L5:

LET k = k + 1;

L6:

NEXT i;

LET V16 = 0;

FOR i = 0 TO V1;

LET j = 1;

IF (((A13[i] & 1) == 0) ||

((A13[i] & 4) == 0)) THEN GOTO L10;

LET V2 = A12[i];

LET j = A0[V2];

L10:

LET V16 = V16 + j;

NEXT i;

LET V18 = V16;

BOOLEAN A28[V18];

LET V19 = V18;

IF (V21 > V19) THEN LET V19 = V21;

BOOLEAN A29[V19];

BOOLEAN A30[V19];

FOR i = 0 TO (V19 - 1);

LET A30[i] = 1;

NEXT i;

LET V20 = 2 * 5 * V64;

BOOLEAN A31[V20];

LET V12 = 0;

LET V13 = 0;

FOR i = 0 TO V1;

LET V12 = V12 + A25[i];

IF (A25[i] > V13) THEN LET V13 = A25[i];

NEXT i;

BOOLEAN A32[V12 + 50];

BOOLEAN A39[V13];

BOOLEAN A33[V13];

FOR i = 0 TO (V13 - 1);

LET A39[i] = 1;

NEXT i;

CALL L19;

IRSTOP IRPAUSE;

DRSTOP IDLE;

PADDING 0, 0, 0, 0;

STATE RESET;

STATE IDLE;

LET A18[0..9] = 071;

LET V4 = 1;

CALL L143;

WAIT 10000 USEC;

L13:

RETURN;

L15:

IF (V42 == 0) THEN

PRINT “DONE”;

IF (V42 == 1) THEN