小心FPGA的JTAG口(上电和下电顺序)

本文强调了在使用FPGA芯片时,应遵循正确的上电和下电顺序以保护JTAG口不受损害。详细解释了不当操作可能导致的芯片损坏,并提供了安全的操作指南。
同志们,根据ALTERA官方FAE(现场应用工程师)的强烈建议,请注意不要随意带电插拔你的JTAG下载接口,否则会损坏FPGA芯片的JTAG口信号管脚。
现象:
在排除了下载线的问题后,还是不能访问FPGA的JTAG口,那么很有可能你的FPGA芯片的JTAG口已经损坏。此时请用万用表检查TCK,TMS,TDO和Tdi是否和GND短路,如果任何一个信号对地短路则表示JTAG信号管脚已经损坏。
原因分析:
我们经常为了方便,随意插拔JTAG下载口,在多数情况下不会发生任何问题。仍然有很小的概率因为热插拔而产生的JTAG口的静电和浪涌,最终导致FPGA管脚的击穿。
有人怀疑是否是D版的USB Blaster或者ByteBlasterII设计简化,去处了保护电路导致的。但事实证明原装的USB Blaster也会发生同样的问题。
我们怀疑是否是ALTERA的低端芯片为了降低成本,FPGA的IO单元没有加二极管钳位保护电路。
我们的建议:
请大家尽量按照以下步骤进行板子和下载线的上电、下电顺序:
上电顺序:
1.在FPGA板子断电的情况下,插上JTAG下载线接口
2.插上USB Blaster或者ByteBlasterII的电缆
3.插上FPGA板子的电源
下电顺序:
1. 断开FPGA板子的电源       
2.断开USB Blaster或者ByteBlasterII的电缆
3.断开JTAG下载线接口
虽然上面的步骤有点繁琐,但是为了保证芯片不被损坏,希望大家按照上面的步骤来操作。
### FPGA芯片正确上初始化流程及顺序 为了确保FPGA及其所在系统能够稳定可靠地运行,合理的上初始化流程至关重要。具体来说: 对于包含多个主控器件(如CPU与FPGA)的复杂嵌入式系统而言,除了考虑各路供压之间的先后关系外,还需要关注这些核心组件启动过程中的相互依赖性[^1]。 当涉及到像PCI插卡这样的应用场景时,其中集成了ETX/x86 CPUFPGA两个重要组成部分,由于后者负责管理提供前者所需的PCI总线接资源,因此有必要采取措施缩短FPGA完成自检并进入就绪状态所需的时间长度,从而保障整个平台可以尽快响应来自外部的操作请求。 一种常见做法是在硬件层面调整两者之间加激活次序——即让FPGA优先获得力供应而稍后再给CPU送;然而更灵活的方法则是利用FPGA自身的架构特点来进行优化处理。例如,在某些型号的产品里,配置阶段会自动执行一次全面复位动作,这相当于把所有内部寄存器清零至默认值,进而加快了后续加载用户逻辑程序的速度[^2]。 另外值得注意的是关于复位信号的有效极性的差异:对于Xilinx公司的7系列及以上产品家族成员来讲,默认情况下采用正向脉冲触发机制(即高平表示有效),而对于其他品牌则可能相反,所以在实际开发过程中应当仔细查阅对应手册说明以避免不必要的麻烦[^3]。 最后,在针对特定外围设备(如SDRAM内存颗粒)构建控制器模块期间,同样不可忽视其特有的开机准备环节。按照JEDEC标准定义的一套参数指标体系,tRP就是指预充周期延迟时间间隔,它决定了从发出预备充命令直到允许发起下一轮读写事务之前必须经历最短等待期有多久[^4]。 综上所述,完整的FPGA初始化流程应遵循如下原则: 1. **源供给**:确认所有必要的工作压均已达到额定范围; 2. **时钟源建立**:使能PLL/DLL等频率合成路直至输出稳定的参考时基波形; 3. **全局复位释放**:解除先前施加于目标器件上的保持低功耗模式指令; 4. **配置数据下载**:经由JTAG/SPI/IIC等通信链路传输bitstream文件内容到指定位置; 5. **功能验证测试**:调用内置诊断工具检查当前实例化后的IP核是否完好无损; 6. **辅助设施启用**:开启DDR PHY、LVDS收发机之类增强型I/O单元的工作能力; 7. **应用层衔接**:通知关联处理器或其他协处理器开始协同作业。 ```c++ // 示例C++伪代码展示部分关键步骤 void fpga_power_on_sequence() { enable_vcc(); // 启动VCC轨 wait_for_stable_clock();// 等待时钟稳定 deassert_reset_line(); // 取消复位 load_bitstream(); // 加载比特流 } ```
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