基于边界扫描测试的USB下载接口电路设计及实现

发布时间：2020-05-09 17:11

【摘要】： 随着片上系统(SOC,System On Chip)时代的到来,包括复杂可编程逻辑器件(CPLD,Complex Programmable Logic Device)和现场可编程门阵列(FPGA,Field Programmable Gate Array)的可编程逻辑器件,具有系统内可再编程的独特优点,应用越来越广泛。这也给用于可编程逻辑器件编程的下载电缆提出了更高的要求。本论文研究基于IEEE1149.1标准的USB下载接口电路的设计及实现。接口电路的逻辑设计采用硬件描述语言Verilog HDL,先借助ModelSim软件进行功能仿真验证,在Quartus II4.0的集成开发环境中完成综合、布局布线并提取元器件和网线上的实际延迟信息后,再借助ModelSim软件进行时序仿真验证。接口电路的硬件设计使用protel 99软件,完成硬件的原理图和PCB设计。在接口逻辑设计中,首先分析IEEE1149.1标准和USB协议,理解边界扫描测试和USB数据传输的工作方式,然后针对Altera公司的FPGA器件Cyclone,通过分析它的边界扫描测试结构和各种JTAG指令,研究它的编程过程和编程特点,并提出设计方案。用Verilog HDL实现逻辑设计,进行并行I/O口和JTAG之间数据的转换,并通过了功能仿真和时序仿真。在接口电路硬件设计中,选用FTDI公司的USB控制芯片FT245BM,实现USB物理层和链路层协议的解析,Altera的可编程逻辑器件EPM7064实现接口逻辑。最后把逻辑设计下载到EPM7064中进行接口电路的硬件测试和下载验证。经过测试和验证,设计的USB下载电路可以对Altera的主要可编程逻辑器件进行正确编程,达到了预期的目的。和传统的基于PC并口的下载电缆相比,本设计的USB下载接口电路具有支持热插拔、体积小、便于携带、降低对PC硬件伤害、编程速度快等明显优点。尽管国外已经有同类产品,但是价格昂贵,从成本来看,本设计的USB下载接口电路与之相比有较强的竞争力。
【图文】：

仿真波形,功能仿真,移位数,移位指令

第二阶段，TMS 保持为“0”，TDI 保持为“1”，TCK 连续送 16 个短脉冲。第三阶段，在两个 TCK 的上升沿对 TMS 采样，采样的数据是 11。图3-16 装载 BYPASS 指令的功能仿真图 3-16 的仿真波形是从 TAP 控制器的移位数据寄存状态开始。各个阶段仿真波形的意义是这样的。第一阶段，TMS 送 111100，依据图 2-2 的状态转换，TAP控制器从移位数据寄存状态进入移位指令寄存状态，把指令寄存器连接到 TDI 和TDO 之间。第二阶段，TMS 一直为“0”，依据图 2-2，，TAP 控制器一直保持在移位指令寄存状态。同时 TDI 保持为“1”

功能仿真,指令寄存器,当前指令,被装

入更新指令寄存状态，指令寄存器中的 10 个“1”被装载进指令寄存器里的锁存器，BYPASS 指令生效，成为当前指令。图3-17 捕捉 TDO 数据的功能仿真
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：TP334.7

【引证文献】