使用jtag和impact帮助你调试FPGA不能启动的问题

广州创龙廖工

合理使用JTAG和IMPACT帮助你调试FPGA不能启动的问题

最近调试一块新的Artix7板子，遇到了一个很奇怪的问题，问题是FPGA使用JTAG口能把程序下载到FPGA，FPGA也能跑得动，当配置模式选择MASTER SPI时，通过JTAG口下载也可以下载成功，但是问题是重新上电发现FPGA无法读出FLASH的配置文件，导致Master SPI模式下FPGA无法启动，经过长达2天的排查，最终定位到在配置电路上M1和M2的模式选择管脚下拉电阻不对，在硬件上使用的是10K电阻下拉，导致在FPGA启动过程（xilinx FPGA的启动过程如图1所示）中的Sample Mode Pins过程出错，事实依据如图2所示。

图1

图2

官方的说法是直接接VCC或者GND，如果接上下拉电阻的话，阻值应该小于1K，用万用电表测量M1和M2的电压值，发现在10K下拉的情况下伏值大概是1.3V左右，为了深究这个情况的原因，去翻看官方手册，终于在UG470里面找到一句话，如图3所示。

图3

原来是MODE PIN有内部上拉电阻，这就能解释为什么用万用表测量M1和M2会有1.3V左右的电压。后面偶然听到说ISE的工具IMPACT能提供很多的启动信息，然后自己尝试一下，发现IMPACT提供的信息很有用，这个工具能方便硬件人员在板卡前期调试提供大量信息，特别是提供内部电压以及内部启动状态寄存器情况，具体怎么去看到这些信息，首先，给板卡上电，然后打开IMPACT-Boundary Scan-Initializechain，扫描到器件之后，打开菜单栏-Debug-Read Device Status，如图4所示。

图4

选择读取器件状态之后，可以看到控制台打印如下信息，如图5和图6所示。

图5

图6

从控制台打印的信息来看，可以看到芯片的温度、内核VCCINT的电压值和VCCAUX的电压值，FPGA的状态寄存器值以及配置管脚的值等等，通过这些信息，可以方便的帮助工程师对FPGA温度、内部电压、启动状态以及相关配置管脚进行判断，加速定位问题。