すｚのAVR研究: MachXO2コンフィグめも

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2012年03月10日

MachXO2コンフィグめも

MachXO2のコンフィグについてのメモ。

rtavr_tools で持っている FPGA のコンフィグが出来るようにしようと思っている。MachXO と LatticeXP2 は、一応書いてみたもの（ただし不動）があるが、MachXO2 は、ほぼこれから。

MachXO2 と MachXO , LatticeXP2 の違い


              internal FLASH     RAM       SPI FLASH     file format
Xilinx FPGA         x             O           O             bit,mcs
MachXO,XP2          O             O           ?             jed
MachXO2             O             x           ?             jed
MachXO2(RAM)        x             O           ?              ?       (サポートしない)

MachXO2 のデータと FLASH の読み書き

CFG データ (128bit x 2175 )
UFM データ (128bit x 512 )
USERCODE ( 32bit)
FEATURE (64bit)
FEABITS (16bit)

CFG データ (128bit x 2175 )


 XO2_INIT_ADDRESS(0x46) 
 SDR(0x04);
 idle(10ms)

 # 1 column 分
 XO2_PROG_INCR_NV(0x70)　　　　　　XO2_READ_INCR_NV(0x73)
 SDR(128 bit)　　　　　　　　　　　idle( 1ms)
 idle( 0ms)　                      SDR(128 bit)　　　　　　　　　　　
                                   idle( 1ms)
 # check busy (10)
 XO2_CHECK_BUSY(0xF0)
 for (i=0; i&ft;10; i++) 
        idle(1ms)
        if (SDR (1bit 0) == 0 ) break;

read の場合、最初の row だけ XO2_INIT_ADDRES を発行し、SDR していく。PROGRAM の場合は、row 毎に XO2_INIT_ADDRES し、SDR 後 CHECK_BUSYする。
コマンドは、SIR(8bit) コマンドの値は、MachXO2 独自のものがほとんど。

UFM データ (128bit x 512 )
```
 XO2_INIT_ADDR_UFM(0x47) 
 idle(10ms)
```
UFM の場合、最初の指定のみが変わる。PROG/READ　の方法は同じ。

USERCODE ( 32bit)


  XO2_USERCODE(0xC0)                 XO2_USERCODE(0xC0)
  SDR (32bit)                        SDR (32bit)
  XO2_PROGRAM_USERCODE(0xC2)
  idle(10ms)

  # check status bit 
  XO2_READ_STATUS(0x3C)
  idle(1ms)
  SDR (32bit) & 0x00003000 == 0

FEATURE (64bit)


  XO2_INIT_ADDRESS(0x46)               XO2_READ_FEATURE (0xE7)
  SDR(0x02)                            idle(1ms)
  idle(10ms)                           SDR (64bit)

  XO2_PROG_FEATURE( 0xE4)
  SDR (64bit)

  # check busy  (略)

FEABITS (16bit)


  XO2_PROG_FEABITS(0xF8)                XO2_READ_FEABITS(0xFB)
  SDR (16bit)                           idle(1ms)
  idle(0ms)                             SDR (16bit)

  # check busy (略)

これらを実行する前後で、初期化と後処理が必要。あと erase の手続きがある。


  # check IDCODE

　XO2_IDCODE(0xE0)
  SDR(32bbit) == 0x012B2043  (1200の場合)

  # Program Bscan register
  PRELAD(0x1C)
  SDR(208 bit: all 1 , 1200の場合)  

  # enable flash
  XO2_ISC_ENABLE(0xC6)
  SDR(0x08)
  idle(10ms)

  (ここまで共通)
  --- erase ----

  # check status bit 

 --- program/read

(Write のみ , erase で実行しないこと)
# Program DONE bit

  XO2_PROGRAM_DONE(0x5E)
  idle(0ms)
  # check busy (略)

(ここから program/read 共通)
# Exit the programming mode
  BYPASS(0xFF)
  XO2_ISC_DISABLE(0x26)
  idle(1000ms)

  BYPASS(0xFF)
  idle(0ms)

erase 手続き


  XO2_ISC_ENABLE(0xC6)
  SDR(0x00)
  idle(10ms)

  XO2_ISC_ERASE(0x0E)
  SDR(0x01)
  idle(1000ms)

  BYPASS(0xFF)

  XO2_ISC_ENABLE(0xC6)
  SDR(0x08)
  idle(10ms)

  XO2_ISC_ERASE(0x0E)
  SDR(0x0E)

  # check busy (350)

ちなみに、XP2 や MachXO も似ていると言えば似ている。ただ、共通化できるほどは似ていない。FLASH への書き込みでは UFM はないし、RAM と同じ column , row で書き込むのも違う点。

rtavr_tools への実装


  CFG        128bit x 2175 = 34800 bytes
  UFM        128bit x 512  =  8192 bytes
  FEATURE    64bit               8 bytes
  FEABITS    16bit               2 bytes
  USERCODE   32bit               4 bytes
  合計                       43006 bytes


  LCMXO2_1200.tgt_type       = lscc
  LCMXO2_1200.device_type    = 0x12B2
  LCMXO2_1200.address_size   = 333
  LCMXO2_1200.data_width     = 1080
  LCMXO2_1200.boundary_width = 208
  LCMXO2_1200.flash_col      = 128
  LCMXO2_1200.flash_cfm_row  = 2175
  LCMXO2_1200.flash_ufm_row  =  512

rtavr_tools-0.8

rtavr_tools-0.8.tar.gz

とりあえず、最新版。

これは、MachXO2 用のコンフィグのコードを入れた版。デバッグ中のもの。

FLASH への書き込みは、
FLASH からの読み込みは、
とかで出来ることを期待したのだが、全然ダメ。読み込みすらちゃんと動かない。

RAM への読み書きは、以前に作ったコードが大分対応していたので、作ってみた。
とすることで、なにやら読める。
で書き戻す操作になるのだが、ERASE はできるが、書き込みでエラーして ERASE された状態になる。
ただし、電源を入れなおすことで、元に戻る。
FLASH についての ERASE も動くようだ。

RAM へのコンフィグについてのメモ


  0000: ff ff bd cd ff ff dc 00 00 00 ff ff ff ff ff ff
  0010: ff ff 62 00 00 00 41 07 80 b2 00


        2e ce ff ff ff ff ff ff ff ff 43


  0000: ff ff bd cd ff ff dc 00 00 00 47 00 00 00 80 d4
  0010: 04 c2 40 00 00 00 50 0a 0c c0 12 14 90 ff 44 00
                                      |
　　　　　　　　　　　: 
  2790: fd fb f7 ef df bf 7f ff fe fd fb f7 ef df bf 7f
  27a0: ff fe fd fb f7 ef df bf 7f ff 44 00 00 00 02 00
  27b0: 00 00 7a 00 00 00 ff ff ff ff


  0000: ff ff bd cd ff ff dc 00 00 00 40 00 00 00 50 0a
  0010: 0c c0 12 14 90 ff 62 00 00 00 1d 07 80 b2 00 00
                       :
  2790: fb f7 ef df bf 7f ff fe fd fb f7 ef df bf 7f ff
  27a0: 44 00 00 00 02 00 00 00 7a 00 00 00 ff ff ff ff


jed ファイル:
   1e60:             39 39 00 a4 c3 e7 e4 00 00 00 e9 ee
   1e70: ff ff ff ff ff ff ff ff 43 01 00 00 4a 2a 0c 8c
   1e80: 67 90 44 00 00 00 03 00 00 00 ff ff ff ff 6f 00
圧縮 bit ファイル:
   1e50: 39 39 00 a4 c3 e7 e4 00 00 00 c8 cc ff ff ff ff
   1e60: ff ff ff ff 43 01 00 00 4a 2a 0c 8c 67 90 44 00


SYSCONFIG GENERATE_BITSTREAM=ENABLE ;


cmd> fl test_hdl.bit
Lattice Semiconductor Corporation Bitstream
Version:         Diamond_1.4_Production (87)
Bitstream Status: Final Version 1.80
Design name: MachXO2_Breakout_test_hdl_xo2.ncd
Architecture: xo2c00
Part: LCMXO2-1200ZE-1TQFP144
Date: Thu Mar 15 23:49:02 2012
Rows: 333
Cols: 1080
Bits: 359640
Readback:     Off
Security:     Off
Bitstream CRC: 0xA2F6
  memory loaded size = 10170
cmd> w ram
  Programming :##################################################  1.151 sec
  program success

rtavr_tools-0.9

最新版を置いておく。

あと SPI FLASH への書き込みコードを作れば、コードだけは予定していたものをだいたい作ったことになる。自作 Xilinx ボード用のコードは形だけは入っている。

次は、rtavr のデバッグに進もう。

rtavr_tools-0.10

最新版を置いておく。

rtavr のデバッグを少し始めているのだが、なかなか。１回合成するのに、2 時間ぐらいかかるし。

ちょっと息抜きに、SPI FLASH への書き込みコードを作ってみた。もとは、ATUSB162 で Mass Storage Class を作ったときのコードだが、移植というより書き直しになったので、ちょっとデバッグが必要そう。

あと、SPI 用の HDL も作っておいた。手順的には、これをまず SRAM に書き込んで仮コンフィグし、mcs ファイルを読み込んでSPI FLASH に書き込む。ただしオフセット 0 から書き込んでいるので、mcs ファイルによっては、アドレスがずれる。

ちょっと MCS ファイルの調査:

UFW で bit ファイルを MCS に変換できる。0x000000 と 0x010000 というアドレスが表示されている。XO2 や XP2 は、0x010000 からロードするので、0x010000 に Insert するようだ。
```
*** dump ***
 0000: ff ff ff ff ff ff ff ff ff ff ff ff ff ff ff ff
 * 
10000: aa 76 96 6e a6 4e ce 86 36 04 62 96 36 a6 04 ea
10010: 4e 96 2e a6 4e 04 6a 4c 74 2c 1c 50 22 86 2e a6
10020: 5c 04 2a 16 ae 04 0c cc f4 4c 4c f4 8c 4c 04 8c
10030: 0c 5c ac 2c 5c ac ec 04 50 ff ff ff ff ff ff ff
10040: ff ff ff ff ff ff ff ff ff ff ff ff ff ff ff ff
 * 
10150: ff ff ff ff ff ff ff ff ff ff ff ff ff ff ff bd
10160: cd ff ff dc 00 00 00 47 00 00 00 80 d4 04 c2 40
10170: 00 00 00 50 0a 0c c0 12 14 90 ff 44 00 00 00 02
10180: 00 00 00 ff ff ff ff 62 00 00 00 1d 07 80 b2 00
10190: 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00
```
できたファイルを見てみるとこんな感じ。10150 からお馴染みのパターンが入っている。... jed ファイルと全く同じような ...

その上は何かというとテキストなのだった。bit の MSB/LSB を反転すると ...
```
   Universal File Writer V2.48
   Date: Thu 03/22/12  5:54:57 
```
こんなようなデータが入っている。ごみはスキップして、ビットストリームだけ取り込んでくれるようだ。

ところで.... 論理合成する時間が MachXO2 だけ圧倒的に長いことに気がついた。1200 だとぎりぎりなので遅いのかと思っていたのでは、そうではない。XO や XP2 は結構速い。

ここまで MachXO2 でやったが、rtavr のデバッグの最初は、MachXO breakout を試してみようかと思っている。ただ、結構忘れてしまっている。
rtavr_tool では、こんな風にチップ名を指定するようにしている。さて、XO の場合は、どこまで出来ていたのだっけか。

まず、基本的な話から思い出す。
で、動作を確認したところ..
- flash の erase は大丈夫。
- flash の書き込みも基本 OK なのだが、USERCODE が何故か一致しない。先頭が 0x00 になっってしまう。そのために config をエラーにしてしまっていた。USERCODE が不一致でも成功扱いにすることで、一応は flash に config できるようだ。
- flash の read も OK 。正しいデータと jedから読み込んだ内部データは一致した。
- ram への書き込みは、正しいかチェックできない。コンフィグした回路が動かないことから失敗しているようだ。
まぁ、こんなところ。flash への操作はひと通り可能にしたので使えないことはない。

これで、少しやるきが出た。まずは、MachXO2 と同じレベルまでもっていこう。

posted by すｚ at 12:47| Comment(0) | TrackBack(0) | MachXO2

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