iMPACT 概述
主要用於器件編程和文件生成，使用賽靈思通信線（MutiPRO Desktop Tool, Parallel Cable IV,或者Platform Cable USB）直接對FPGA、CPLD或PROM進行多種模式的配置；邊界掃描模式可進行所有元件配置，從串和SelectMAP模式則僅可配置FPGA，在Desktop配置模式CPLD和PROM可配置，在直接SPI模式可編程select SPI serial flash（STMicro: M25P, M25PE, M45PE 或 Atmel: AT45DB）。
可生成System ACE CF, PROM, SVF, STAPL, 和 XSVF等類型的文件。
其它任務：回讀和驗證設計配置數據；調試配置問題；執行SVF和XSVF文件。
功能實現相關資源
- 輸入文件：CPLD(JEDEC or ISC);FPGA(BMM, ELF, BIT, or ISC);PROM(MCS, EXO, TEK, or ISC);SPI/BPI PROM(MCS, EXO, TEK, or HEX)
- 邊界掃描文件（BSDL）:僅用於邊界掃描編程，用VHDL描述其結構和功能特征，在iMPACT安裝時加載並自動識別使用，可通過新建配置手動加載非賽靈思器件.bsd文件
- 配置格式文件（CFI）：由PROMGen創建.cfi 並用於賽靈思PROM（XCF08P, XCF16P, and XCF32P）
- 輸出文件：MCS, EXO, TEK, HEX, BIN, or ISC files for PROM file generation, ACE files for System ACE CF file generation, and SVF, STAPL, or XSVF files for SVF- STAPL-XSVF file generation and IPF files for project management.
- PROM文件：iMPACT生成的PROM編程文件
- 支持的通信線：
Name
Platforms
Voltages
Modes
Default Speeds
Parallel Cable IV (Model DLC7)
PC
1.5, 1.8, 2.5, 3.3, 5V
Boundary-Scan Slave Serial SPI Direct Configuration
5 MHz
Platform Cable USB
PC
1.5, 1.8, 2.5, 3.3, 5V
Boundary-Scan Slave Serial SPI Direct Configuration
6 MHz
MultiPRO
PC
1.5 - 5V
Desktop Configuration Boundary-Scan Slave Serial SelectMAP SPI Direct Configuration
2.5 MHz
- 工具圖標：
- 配置標簽：源窗口中包含7個可選配置模式標簽，雙擊其一可激活（Boundary-Scan, Slave Serial, SelectMAP, Desktop Configuration, Direct SPI Configuration, System ACE, and PROM File Formatter）；進程窗口顯示相應模式下的配置操作標簽（Program, Verify, and Get Device ID等）
- 鍵盤快捷方式
| Key |
Function |
Key |
Function |
| F1 |
Help |
Ctrl+D |
Add Xilinx® Device |
| Ctrl+N |
New |
Ctrl+I |
Initialize Chain |
| Ctrl+G |
Assign Configuration File |
Ctrl+O |
Open |
| Ctrl+H |
Open Configuration Archive |
ALT+F |
File Menu |
| Ctrl+K |
Add Non-Xilinx Device |
ALT+E |
Edit Menu |
| Ctrl+S |
Save |
ALT+V |
View Menu |
| Ctrl+J |
Save As |
ALT+P |
Operations Menu |
| Ctrl+X |
Cut |
ALT+T |
Options Menu |
| Ctrl+C |
Copy |
ALT+O |
Output Menu |
| Ctrl+V |
Paste |
ALT+G |
Debug Menu |
| Ctrl+A |
Select All |
ALT+W |
Window Menu |
| Ctrl+U |
Unselect All |
ALT+H |
Help Menu |
邊界掃描配置（JTAG）
- 操作任何支持JTAG模式的器件，對非賽靈思器件采用BYPASS和HIGHZ模式。串行傳輸，包括TDI, TCK, TMS和TDO四個引腳
- 啟動邊界掃描：雙擊Boundary-Scan圖標，add devices, initialize the Boundary-Scan chain, establish cable connections
- 手動創建鏈接：雙擊Boundary-Scan圖標、右鍵Add Xilinx Device or Add Non-Xilinx Device、在原鏈選中某連線右鍵可添加器件
- 可選操作：由於不同器件和配置文件對應不同的操作，具體情況應通過右鍵器件查看
- SPI（Serial Peripheral Interface）：4線同步串行主/從接口，可通過它實現對SPI配置閃存<Atmel AT45DB family, ST Micro MP25P, M25PE and MP45PE families> 的直接<將配置線連到配置存儲器的SCLK, SS_n, MOSI, MISO口>/FPGA間接配置信息存儲<將配置信息發送給FPGA，再在FPGA中實現數據轉換和存儲器傳送；支持該功能的器件有Spartan-3A, Spartan-3E, and Virtex-5；更多信息參考XAPP445文檔>
- 通過FPGA配置SPI/BPI存儲器件：iMPACT配置FPGA為Boundary-Scan-to-SPI or BPI轉換模式，配置時要進行Add Xilinx Device、Add New Configuration File、Enable Programming of SPI Flash Device Attached to this FPGA or Enable Programming of BPI Flash Device Attached to this FPGA、選一個SPI/BPI器件
其它配置方法
- 從串模式：所有賽靈思FPGA支持的串行線編程，同時需要額外的時鍾源，一次一位。
- SelectMAP模式：允許通過字節寬的端口進行最多3個賽靈思器件的並行編程，一次8位。僅MultiPRO線可實現，支持所有Virtex和部分Spartan器件。
- Desktop模式：用Desktop工具配置線配置單個非易失賽靈思器件(CPLD/PROM)；配置前必須進行配置設定（編程、擦除、回讀、編程XPLA USE等選項）
- 直接SPI模式：
生成PROM文件
- 雙擊PROM File Formatter進行文件格式選擇並生成相應文件
- PROM文件生成器功能：將BIT文件轉換為賽靈思和第三方PROM編程器兼容的PROM文件格式；將多個BIT文件合並成單個PROM文件用於菊花鏈式的應用；（利用賽靈思FPGA可重配置功能）進行單個PROM的多應用配置存儲
- 四種類型的PROMs：賽靈思串並雙功能PROM;第三方/通用並行PROM；第三方串行SPI接口PROM；多設計版本的PROM
- 賽靈思PROM:用於對賽靈思FPGA進行主串菊花鏈式配置
- 通用並行PROM：常用於首個器件處於從並模式下，用CPLD或微處理器下進行FPGA的菊花鏈式編程，多數據流僅被允許在並行PROM中存儲和配置
- SPI接口PROM：可同時實現該類PROM的讀/寫功能
- 多設計版本PROM：內部存有多個不同電路的配置信息
- 輸入文件：一個或多個BIT文件
- 輸出文件：PROM文件（TEK, MCS, EXO, HEX, UFP, or BIN）；PRM文件（多配置芯片的統籌響應文件）
- BIT轉換PROM：將bit文件中每個字節的位進行反轉（可關閉該功能），bit文件越靠左越低位，ROM中每個字節內越靠右位越低
- 數據流的組合
| Number of Applications |
Number of FPGA Devices to Configure |
Number of Data Streams and BIT Files |
| Single Application |
Single Device |
One data stream with a single BIT file. |
| Daisy chain of devices |
One data stream with multiple BIT files. |
|
| Multiple daisy chains of devices |
Multiple data streams with multiple BIT files in each data stream. Each data stream includes configuration data for a different daisy chain of devices. |
|
| Multiple Applications (Reprogramming) |
Single device |
Multiple data streams with a single BIT file in each data stream. |
| Daisy chain of devices |
Multiple data streams with multiple BIT files in each data stream. Each data stream programs the group of devices for a different application. |
生成和使用配置文件
- 邊界掃描文件：SVF（串行向量格式，包含配置模式和數據）；STAPL（標准測試和編程語言，用於描述系統可編程操作的標准文件格式）；XSVF（賽靈思串行向量格式，通過二進制格式和壓縮算法實現數據的壓縮存儲）；不同的器件命令集不盡相同且有沖突，應針對進行修改，不可混合加載。
- View > View SVF/STAPL File可查看相應文件信息；Operations > Execute XSVF/SVF選擇執行相應文件
- System ACE CF：一個雙芯片配置方案，需要System ACE CF Controller，以及一個CompactFlash card/one-inch Microdrive disk；可實現單源多芯片配置、多配置位流控制、基於網絡（IRL）的配置更新、hot-swapping、進程內核初始化和軟件存儲；操作模式分兩種（Novice：默認模式，每個配置地址有等量器件；Expert：不同的配置地址可有不同量器件）。 可進行的設置（尺寸：選定存儲容量；預定空間：用於存儲處理器代碼或通用數據；配置名稱：最多8個字母；位置：文件保存位置；指定配置地址和設計名稱）
配置調試
- 初始化鏈未能全部顯示BSCAN鏈上的所有器件：主要是由於部分器件連接到了其它JTAG線上。解決方案=>運行鏈路完整性測試（Debug > Chain Integrity Test）；降低傳輸速度（Output > Cable Setup）；向FPGA的PROG端口發送脈沖（可清除所有上電斜率所引起的錯誤）；復查器件勘誤表；進行硬件調試（逐個JTAG鏈中的每個器件檢測和調試）；檢查供電源
- iMPACT不能成功編程FPGA：可能是文件生成問題或系統級問題。解決方案=>讀取狀態寄存器值分析（Debug > Read Status Register）；核實DCM/DCI等待在BitGen >Start Up options中進行了設置（允許在DCM被鎖定/DCI匹配后再開始配置，其設定在ISE中的Generate Programming File > Properties > Start Up Option: Wait for DCM / DCI）；降低下載速度（減小噪聲對配置識別的影響）；檢查供電源/系統級推斷
- iMPACT未能成功識別FPGA：可能是文件生成問題或系統級問題。解決方案=>核對多次嘗試的錯誤碼是否一致（變化說明設計的運行會影響識別操作）；核對器件功能正確性（如果Done且CRC無錯則說明配置是成功下到器件了的）；核對一個簡單設計是否可成功識別；核對設計中是否有SRL16/Distributed RAM元件
- iMPACT未能成功擦除器件：軟件會進行擦除和復檢，然后再進行其它操作=>降低下載速度；復查器件勘誤表；向供電引腳發送脈沖；檢查供電源
- iMPACT不能成功進行空白核對：器件編程前必須通過空白核對以保證器件被完全擦除，否則無法進行后續的配置下載。解決方案=>降低下載速度；復查器件勘誤表；進行硬件調試
- iMPACT不能成功編程PROM/CPLD器件：不能成功核實用於核對正確寄存器設置的嵌入器件內部的編程算法，解決方案=>降低下載速度；復查器件勘誤表；使用默認用戶設置；進行硬件調試
- iMPACT不能成功檢測PROM/CPLD器件：可能由文件錯誤/硬件和板級問題導致，解決方案=>降低下載速度；確保正確的文件被用於檢測器件；復查器件勘誤表；進行硬件調試
- 邊界掃描狀態機調試：由測試連接口控制器TAP的狀態機結構實現配置序列的傳送。通過Debug->Enable/Disable Debug Chain命令實現配置序列的控制傳送和分析
- Debug > Chain Integrity Test用於檢測器件到器件的端口連接問題，識別斷線等情況
- Debug > IDCODE Test發送命令並回讀器件的32位識別序列，用於識別器件
- Debug > Read Device Status
- 從串配置失敗常見問題及原因：
DONE pin did not go low. Please check cable connection. Programming terminated due to error.（PROG/DONE引腳信號沒有拉低）
DONE pin did not go high. Programming terminated due to error.（器件模式引腳未設成從串模式/DIN,INIT,CCLK引腳未連接上/噪聲影響/硬件未調節好/配置文件有誤）
- SelectMAP配置失敗常見問題及原因：
DONE pin did not go high. Programming terminated due to error. Programming failed.（器件模式引腳未設置成SelectMAP模式/有引腳未連接恰當/CS引腳錯誤的連向了器件/噪聲影響/硬件未調節好/配置文件有誤）
配置下載線
- iMPACT支持多種下載線，具體性能特點由列表給出
| Name |
Platforms |
Voltages |
Modes |
Default Cable Speeds |
| Parallel Cable IV (Model DLC7) |
PC |
1.5, 1.8, 2.5, 3.3, 5V |
Boundary-Scan Slave Serial SPI Direct Configuration |
5 MHz |
| Platform Cable USB |
PC |
1.5, 1.8, 2.5, 3.3, 5V |
Boundary-Scan Slave Serial SPI Direct Configuration |
6 MHz |
| MultiPRO |
PC |
1.5 - 5V |
Desktop Configuration Boundary-Scan Slave Serial SelectMAP SPI Direct Configuration |
2.5 MHz |
並行IV線是高速並行接口配置下載線，支持所有賽靈思器件。平台USB接口線利用USB串口實現配置，支持所有賽靈思器件。MultiPRO桌面工具自動識別和調整IO電壓標准，同時進行並行的配置下載實現。
- Linux下載線驅動：不同版本的Linux都有對應的驅動，沒有通用的版本從而不具備可移植性。
- 連接下載線：Cable Auto Connect/Cable Setup、失敗時先檢查電源和地的連接、Output > Cable Disconnect
批處理模式
直接進行器件相關操作，GUI不會出現，可在開啟iMPACT時指定使用該模式（命令行輸入命令-> iMPACT -batch）。
按命令名稱和功能都有分類，且有詳細的命令格式和功能介紹，這里從略。。。。。。
命令行模式
器件操作不可以直接通過命令行進行，而是命令行調用GUI來實現。但如果-batch命令開啟，則所有命令構成批處理，實現直接器件操作。
| Switch |
Parameters |
Notes |
| -batch |
<file> |
If the -batch command line switch is used, then all other command line switches are ignored, and iMPACT goes into interactive batch mode (if a file is passed as part of -batch, then it runs the file). |
| -j or -jedec |
jedec file name (.jed extension) |
If a fully specified pathname is not provided then the specified file is assumed to be in the current working directory. |
| -b or -bitstream |
bitstream file name (.bit extension) |
If a fully specified pathname is not provided then the specified file is assumed to be in the current working directory. |
| -i or -isc |
isc file name (.isc extension) |
If a fully specified pathname is not provided then the specified file is assumed to be in the current working directory. |
| -c or -cdf |
cdf file name (.cdf extension) |
If a fully specified pathname is not provided then the specified file is assumed to be in the current working directory. |
| -p or -prom |
mcs, exo or hex file name (.exo, .mcs, .hex extensions respectively) |
If a fully specified pathname is not provided then the specified file is assumed to be in the current working directory. |
| -port |
PC: auto,lpt1,lpt2,lpt3,com1, com2,com3,usb0,usb1, usb2 UNIX: auto,/dev/ttya,/dev/ttyb /dev/tty00 dev/tty01 |
auto means automatically detect cable available and connect to it. If the -port switch is not specified, the application does not attempt cable connection at start-up. |
| -mode |
bscan,sserial,smap, cf, mpm, bsfile, dtconfig, pff, prom, file, config, file |
Indicates the configuration mode in which to start the application. The default configuration mode is Boundary-Scan (bscan). Indicates the configuration files. |
| -baud |
auto,9600,19200,38400,57600 {-pref <name:value>} |
When the -port switch selects a serial port connection (com1,com2,com3,/dev/ttya,/dev/ttyb) this switch indicates the connection speed (baud rate). auto indicates that the speed selection should automatically choose the fastest possible. The default -baud value is auto. Sets the preferences and values of the preferences that are allowable in the Preferences dialog box. |
邊界掃描簡介
邊界掃描也稱為IEEE Standard 1149.1標准的通信協議、JTAG。其正常工作需要TAP控制器、指令寄存器和數據寄存器三個主要功能部件。TAP包括4個接口線，分別是TCK、TMS、TDI和TDO，實現數據和指令的發出和回讀，具體功能有：
- TCK：用於控制數據和指令傳輸識別的時鍾信號
- TMS：向TAP控制器傳送模式的端口，TAP控制器是個16狀態的有限狀態機
- TDI：串行數據輸入端口
- TDO：串行數據輸出端口
TAP控制器包含的16個狀態：
- Test-Logic-Reset：TMS保持5個時鍾以上的高電平，控制器處於復位狀態
- Run-Test-Idle：運行就緒，准備好進行相關配置和回讀等操作
- Select-DR-Scan：掃描操作數據寄存器前的一個暫態
- Select-IR-Scan：掃描操作指令寄存器前的一個暫態
- Capture-DR：允許時鍾上升沿的時候把數據寫到指定的數據寄存器中
- Shift-DR：每個時鍾上升沿向寄存器移入一位數據
- Exit1-DR：過渡到Pause-DR/Update-DR的暫態
- Pause-DR：實現數據傳輸的暫停功能
- Exit2-DR：過渡到Shift-DR/Update-DR的暫態
- Update-DR：時鍾下降沿時將DR數據傳送到並行鎖存輸出中
- Capture-IR：允許時鍾上升沿的時候把數據寫到指定的指令寄存器中
- Shift-IR：每個時鍾上升沿向寄存器移入一位數據
- Exit1-IR：過渡到Pause-IR/Update-IR的暫態
- Pause-IR：實現數據傳輸的暫停功能
- Exit2-IR：過渡到Shift-IR/Update-IR的暫態
- Update-IR：時鍾下降沿時將IR數據傳送到並行鎖存輸出中
邊界掃描常用指令用於實現具體掃描功能：
- BYPASS：用於實現其它元件間數據的快速傳輸
- SAMPLE/PRELOAD：測試器件常規操作的表現
- EXTEST：進行脫板電路和板級互聯測試
- INTEST：使能在線測試，盡管元件早已設置在板子上了
- HIGHZ：強制將所有驅動置為高阻態
- IDCODE：將編碼植入芯片，以此來確定產品包含哪些元件
- USERCODE：提供用戶可編程32位識別碼以用於測試
推薦學習
文檔程序：Xilinx ISE Help/Software Help/iMPACT Help