V BATT

暗号化キー メ モ リ セルは揮発性であ り 、 その内容を維持す る には、電源が継続 し て投入 さ れてい る 必要があ り ます。 平常動作中、 こ れ ら の メ モ リ セルの電源は補助電圧入力 (V_CCAUX) ^ですが、

V_CCAUXを切断す る と 、V_BATTがキーを保持す る ために使用 さ れます。V_BATTではほ と ん ど電流が 流れないため (nA 程度)、 こ の電源には小 さ なボ タ ン電池が適 し てい ます (バ ッ テ リ の使用可能期間 については、Spartan-6 FPGA デー タ シー ト の V_BATT DC 特性お よ びバ ッ テ リ の仕様を参照 し て く だ さ い)^。150nA 未満の負荷では、 バ ッ テ リ の使用可能期間はバ ッ テ リ の寿命期間にな る はずです。

V_BATTでは電流は流れないため、V_CCAUXの電源供給中に切断で き ます。V_CCAUXを切断 し た場合、

V_BATTは暗号化キーの保持以外には使用で き ません。

コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン メ モ リ フ レーム

Spartan-6 FPGA の コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン メ モ リ は、 デバ イ ス周辺に タ イ ルにな っ てい る フ レー ムで形成 さ れてい ます。こ の フ レームは、Spartan-6 FPGA の コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン メ モ リ 空間の 最小のア ド レ ス可能な単位であ り 、すべての操作は コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン フ レーム全体に実行す る 必要があ り ます。Spartan-6 FPGA フ レーム数お よ び コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ンサ イ ズは、表 5-16 に記載 さ れてい ます。BitGen オプシ ョ ンに よ っ ては、コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン ビ ッ ト ス ト リ ームに 余分が追加 さ れます。 正確な ビ ッ ト ス ト リ ームの長 さ は、 ロ ウ ビ ッ ト フ ァ イ ル (.rbt) ^{に記述 さ れて} い ます。 こ の フ ァ イ ルは、BitGen の -b オプシ ョ ン を指定す る か、 ま たは ISE ソ フ ト ウ ェ アの

[Generate Programming File] → [Create ASCII Configuration File] ポ ッ プア ッ プメ ニ ュ ーを ク リ ッ ク す る と 生成 さ れます。 ビ ッ ト ス ト リ ーム長 (^{ワ ー ド}) は、 コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン ア レ イサ イ ズ ( ワー ド) に コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン オーバーヘ ッ ド (ワ ー ド) を足 し た も のにほぼ等 し く な り ます。

ビ ッ ト ス ト リ ーム長 (^{ビ ッ ト}) は、 ビ ッ ト ス ト リ ーム長 (^{ワ ー ド}) ^に 32 を掛けた も のにほぼ等 し く な り ます。

コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン パケ ッ ト

すべての Spartan-6 FPGA ビ ッ ト ス ト リ ーム コ マ ン ド は、コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン レ ジ ス タ の読み 出 し ま たは書 き 込みに よ り 実行 さ れます。 コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ンデー タ は 16 ビ ッ ト ワー ド に ま と め ら れてい ます。複数の ワー ド で構成 さ れ る デー タ が存在す る 場合 も あ り ます。コ ン フ ィ ギ ュ レー シ ョ ンデー タ には、NOP、READ、WRITE の 3 つの主な コ マ ン ド があ り ます (表 5-17 参照)。

コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン コ マ ン ド は、該当 コ マ ン ド レ ジ ス タ か ら 読み出 さ れ る か、 ま たは書 き 込ま れ る と き に実行 さ れます。

表 5-16 : ^{デバイ ス リ ソ ース} デバイ ス ブ ロ ッ ク RAM

列

コ アの フ レーム 数

ブ ロ ッ ク RAM

の フ レーム数 I/O ^数 I/O ^{のフ レーム}

長 ビ ッ ト 総数

XC6SLX4 1 794 9360 120 577 2,724,704

XC6SLX9 2 2028 37440 200 897 2,724,704

XC6SLX16 2 2976 37440 244 1,073 3,713,440

XC6SLX25 3 5065 70200 264 1,153 6,411,440

XC6SLX25T 3 5065 70200 264 1,153 6,411,440

XC6SLX45 4 9088 149760 370 1,577 11,875,104

XC6SLX45T 4 9088 149760 370 1,577 11,875,104

XC6SLX75 4 15384 224640 426 1,801 19,624,608

XC6SLX75T 4 15384 224640 426 1,801 19,624,608

XC6SLX100 6 20304 336960 498 2,089 26,543,136

XC6SLX100T 6 20304 336960 498 2,089 26,543,136

XC6SLX150 6 27240 336960 576 2,401 33,761,568

XC6SLX150T 6 27240 336960 576 2,401 33,761,568

表 5-17 : OPCODE ^{フ ォ ーマ ッ ト}

OP CODE

NOP 00

READ 01

WRITE 10

パケ ッ ト タ イ プ

すべてのデー タ (レ ジ ス タ 書 き 込みお よ びフ レーム デー タ) は、2 種類のパケ ッ ト に ま と め ら れま す。

• タ イ プ 1 パケ ッ ト : ヘ ッ ダお よ びデー タ の 2 つのセ ク シ ョ ンに分かれてい ます。

• タ イ プ 2 ^{パケ ッ ト} : ヘ ッ ダ、 ワー ド カ ウ ン ト 、 お よ びデー タ の 3 つのセ ク シ ョ ンに分かれてい ます。

タ イ プ 1 ^{パケ ッ ト}

タ イ プ 1 パケ ッ ト は、短いブ ロ ッ ク の 6 ^{ア ド レ ス} ビ ッ ト の レ ジ ス タ 書 き 込みに使用 さ れます。ヘ ッ ダセ ク シ ョ ンは常に 16 ビ ッ ト ワ ー ド です。 詳細は、表 5-18 を参照 し て く だ さ い。

タ イ プ 1 ^{のデー タ} セ ク シ ョ ンは、 タ イ プ 1 ^{パケ ッ ト} ヘ ッ ダに続 き 、 ヘ ッ ダの ワー ド カ ウ ン ト 部で 指定 さ れてい る 数の 16 ビ ッ ト ワー ド が含まれます。 詳細は、表 5-19 を参照 し て く だ さ い。

タ イ プ 2 ^{パケ ッ ト}

タ イ プ 2 パケ ッ ト は長いブ ロ ッ ク の書 き 込みに使用 さ れ、 常に タ イ プ 1 パケ ッ ト に続 き ます。 ア ド レ ス は先行す る タ イ プ 1 パケ ッ ト の も のを使用す る ため、 こ こ にはア ド レ ス はあ り ません。 ヘ ッ ダ セ ク シ ョ ンは常に 16 ビ ッ ト ワー ド です。

タ イ プ 2 パケ ッ ト ヘ ッ ダの後 タ イ プ 2 デー タ セ ク シ ョ ンが続 き ます。こ のセ ク シ ョ ンには、ヘ ッ ダ の ワー ド カ ウ ン ト 部で指定 さ れてい る 数の 16 ビ ッ ト ワ ー ド が含まれます。

タ イ プ 2 ワー ド カ ウ ン ト は タ イ プ 2 パケ ッ ト ヘ ッ ダに続 き ますが、こ こ には 2 つの 16 ビ ッ ト ワー ド が含まれていて、 最初の ワー ド に MSB が含まれてい ます。

表 5-18 : ^{タ イ プ} 1 ^{パケ ッ ト ヘ ッ ダ}

ヘ ッ ダ タ イ プ 動作 レ ジ ス タ ア ド レ ス ワー ド カ ウン ト

ビ ッ ト [15:13] [12:11] [10:5] [4:0]

タ イ プ 1 001 xx xxxxxx xxxxx

表 5-19 : ^{タ イ プ} 1 ^{デー タ セ ク シ ョ ン}

デー タ [15:0]

ワー ド xxxxxxxxxxxxxxxx

表 5-20 : ^{タ イ プ} 2 ^{パケ ッ ト ヘ ッ ダ}

ヘ ッ ダ タ イ プ 動作 レ ジ ス タ ア ド レ ス (^未使用)

ビ ッ ト [15:13] [12:11] [10:5] [4:0]

タ イ プ 2 010 xx xxxxxx 00000

タ イ プ 2 ワ ー ド カ ウ ン ト の後 タ イ プ 2 デー タ セ ク シ ョ ンが続 き ます。こ のセ ク シ ョ ンには、ヘ ッ ダ の ワー ド カ ウ ン ト 部で指定 さ れてい る 数の 16 ^{ビ ッ ト} ワ ー ド が含まれます。

ワー ド カ ウ ン ト = (^{フ レーム総数} + 1 ^{ダ ミ ーフ レーム}) x ^{実際の フ レーム長} 表 5-21 : ^{タ イ プ} 2 ^{パケ ッ ト ワー ド カ ウン ト デー タ} 2

WC1 [31:16]

デー タ 0000xxxxxxxxxxxx

表 5-22 : ^{タ イ プ} 2 ^{パケ ッ ト ワー ド カ ウン ト デー タ} 1

WC2 [15:0]

デー タ xxxxxxxxxxxxxxxx

表 5-23 : ^{タ イ プ} 2 ^{パケ ッ ト デー タ セ ク シ ョ ン}

デー タ [15:0]

ワー ド [1] xxxxxxxxxxxxxxxx

Ö xxxxxxxxxxxxxxxx

ワー ド [wc] xxxxxxxxxxxxxxxx

コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン レ ジ ス タ

表 5-24 に、 コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ンレ ジ ス タ を示 し ます。 レ ジ ス タ の詳細な説明が後に続 き ます。

表 5-24 : コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン レ ジス タ

レ ジス タ 名 R/W ア ド レ ス 説明

CRC W 6'h00 Cyclic Redundancy Check (巡回冗長検査) FAR_MAJ

W 6'h01 フ レーム ア ド レ ス レ ジ ス タ ブ ロ ッ ク お よ び メ ジ ャ ー

FAR_MIN W 6'h02 フ レーム ア ド レ ス レ ジ ス タ マ イ ナー

FDRI W 6'h03 フ レームデー タ 入力

FDRO R 6'h04 フ レームデー タ 出力

CMD R/W 6'h05 コ マ ン ド

CTL R/W 6'h06 制御

MASK R/W 6'h07 制御マ ス ク

STAT R 6'h08 ス テー タ ス

LOUT W 6'h09 シ リ アルデ イ ジーチ ェーンの レ ガシ出力

COR1 R/W 6'h0a コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ンオプシ ョ ン 1 COR2 R/W 6'h0b コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ンオプシ ョ ン 2

PWRDN_REG R/W 6'h0c パ ワ ーダ ウ ンオプシ ョ ン レ ジ ス タ

FLR W 6'h0d フ レーム長レ ジ ス タ

IDCODE R/W 6'h0e 製品 IDCODE

CWDT R/W 6'h0f コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン ウ ォ ッ チ ド ッ グ タ イ マ

HC_OPT_REG R/W 6'h10 ハ ウ ス ク リ ーンオプシ ョ ン レ ジ ス タ

CSBO W 6'h12 パ ラ レルデ イ ジーチ ェーンの CSB ^出力

GENERAL1

R/W 6'h13 パ ワ ーア ッ プ セルフ テ ス ト ま たは読み込み 可能なプ ロ グ ラ ム ア ド レ ス。

GENERAL2 R/W 6'h14 パ ワ ーア ッ プ セルフ テ ス ト ま たは読み込み

可能なプ ロ グ ラ ム ア ド レ ス。 新 し い SPI OPCODE

GENERAL3 R/W 6'h15 ゴールデンビ ッ ト ス ト リ ーム ア ド レ ス

GENERAL4 R/W 6'h16 ゴールデンビ ッ ト ス ト リ ーム ア ド レ ス

GENERAL5 R/W 6'h17 安全装置用ユーザー定義レ ジ ス タ

MODE_REG R/W 6'h18 リ ブー ト モー ド

PU_GWE W 6'h19 一時停止か ら の ウ ェ ー ク ア ッ プ中の GWE ^サ

イ ク ル

CRC ^{レ ジ ス タ}

CRC (巡回冗長検査) レ ジ ス タ は、 標準の 32 ビ ッ ト CRC チ ェ ッ ク サムアルゴ リ ズ ム を使用 し 、 コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン中のビ ッ ト ス ト リ ーム を検証 し ます。 書 き 込まれた値が、 現在の計算 さ れた CRC と 一致す る 場合、CRC_ERROR フ ラ グは ク リ ア さ れス タ ー ト ア ッ プが許可 さ れます。

FAR_MAJ ^{レ ジ ス タ}

フ レーム ア ド レ ス レ ジ ス タ は、 次の コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン デー タ 入力の開始ブ ロ ッ ク お よ び列 ア ド レ ス を設定 し ます。Spartan-6 FPGA のパーシ ャ ル リ コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン場合、開始列の最 初の フ レーム ア ド レ ス がそれにな り ます。 詳細は表 5-25 を参照 し て く だ さ い。

FAR_MIN ^{レ ジ ス タ}

.

FAR ^{への書 き 込みには} 3 つの種類があ り ます。

• FAR_MAJ へ 1 ワー ド 書 き 込み : FAR_MAJ のみを ア ッ プデー ト し ます。

• FAR_MIN ^へ 1 ワー ド 書 き 込み : FAR_MIN のみを ア ッ プデー ト し ます。

PU_GTS W 6'h1a 一時停止か ら の ウ ェ ー ク ア ッ プ中の GTS ^サ

イ ク ル

MFWR W 6'h1b マルチフ レーム書 き 込みレ ジ ス タ

CCLK_FREQ W 6'h1c マ ス タモー ド の CCLK 周波数セ レ ク ト

SEU_OPT R/W 6'h1d SEU 周波数、 イ ネーブル、 お よ びス テー タ ス

EXP_SIGN

R/W 6'h1e SEU 検出に予想 さ れ る リ ー ド バ ッ ク シ グネ チ ャ

RDBK_SIGN

R/W 6'h1f リ ー ド バ ッ ク コ マ ン ド お よ び SEU の リ ー ド バ ッ ク シ グネチ ャ

BOOTSTS R 6'h20 ブー ト 履歴レ ジ ス タ

EYE_MASK R/W 6'h21 マルチピ ン ウ ェー ク ア ッ プのマ ス ク ピ ン

CBC_REG W 6'h22 初期 CBC 値の レ ジ ス タ

表 5-24 : コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン レ ジス タ (^続き)

レ ジス タ 名 R/W ア ド レ ス 説明

表 5-25 : ^{フ レーム ア ド レ スレ ジ ス タ} (^{メ ジ ャ ー})

BLK 行 メ ジ ャ ー

ビ ッ ト [15:12] [11:8] [7:0]

0xxx xxxx xxxxxxxx

表 5-26 : ^{フ レーム ア ド レ スレ ジ ス タ} (^{マ イ ナー})

ブ ロ ッ ク RAM (^予約済み) ^{マ イ ナー}

ビ ッ ト [15:14] [13:10] [9:0]

xx 0000 xxxxxxxxxx

• FAR_MAJ へ 2 ワ ー ド 書 き 込み : FAR_MAJ お よ び FAR_MIN の両方を ア ッ プデー ト 。 FAR_MAJ のデー タ が先です。

FDRI ^{レ ジ ス タ}

WCFG コ マ ン ド で コ マ ン ド レ ジ ス タ を ロ ー ド し 、 次にフ レームデー タ 入力レ ジ ス タ を ロ ー ド す る こ と で、 コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ンデー タ はデバ イ ス に書 き 込まれます。

FDRO ^{レ ジ ス タ}

FDRO はデバ イ ス か ら の コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン デー タ ま たは取 り 込まれたデー タ の読み出 し 用 です。RCFG コ マ ン ド で コ マ ン ド レ ジ ス タ を ロ ー ド し 、 次に読み出 し コ マ ン ド で FDRO ^{を ア ド レ} ス化 し て リ ー ド バ ッ ク を実行 し ます。

MASK ^{レ ジ ス タ}

MASK ^{レ ジ ス タ は} CTL レ ジ ス タ への書 き 込みを実行 し ます。 マ ス ク のビ ッ ト N ^の 1 ^は、CTL ^レ ジ ス タ でのビ ッ ト 位置の書 き 込みを許可 し ます。 マ ス ク のデフ ォ ル ト 値は 0 です。

EYE_MASK ^{レ ジ ス タ}

EYE_MASK レ ジ ス タ は、 マルチピ ン ウ ェー ク ア ッ プ機能の SCP ピ ンのマ ス ク を格納 し ます。16 ビ ッ ト で、 下位 8 ビ ッ ト はマ ス ク を表 し ます。 上位 8 ビ ッ ト は予約 さ れてい ます。 下位 8 ビ ッ ト は BitGen の-g wakeup_maskオプシ ョ ンで設定 し ます。

LOUT ^{レ ジ ス タ}

レ ガシ出力レ ジ ス タ (LOUT) は コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン ビ ッ ト ス ト リ ーム をほかのザ イ リ ン ク ス デバ イ ス にデ イ ジーチ ェーン接続す る ために使用 し ます。LOUT に書 き込まれ るデー タ はシ リ アル 化 さ れ DOUT ピ ンに出力 さ れます。

CBC_REG ^{レ ジ ス タ}

こ の レ ジ ス タ は、AES 復号化の初期ベ ク タ (IV) を保持す る ためのビ ッ ト ス ト リ ーム圧縮で使用 さ れます。

IDCODE ^{レ ジ ス タ}

こ の レ ジ ス タ への書 き 込みは、FDRI レ ジ ス タ へのすべての書 き 込みに先行す る 必要があ り ます。こ の IDCODE ^{はデバ イ ス の} IDCODE と 一致す る 必要があ り ます。詳細は、78 ページの「 コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン シーケ ン ス」を参照 し て く だ さ い。

こ の レ ジ ス タ の読み出 し でデバ イ ス IDCODE が返 さ れます。

CSBO ^{レ ジ ス タ}

CSBO レ ジ ス タ は CSB_O 信号を アサー ト し 、指定 さ れてい る ワー ド カ ウ ン ト の入力デー タ を無視 す る よ う に設計 さ れてい ます。LOUT レ ジ ス タ と ほぼ同様に機能 し ますが、CSB_O ^が Low ^{の と き} にのみ出力 し 、 デー タ は渡 さ れないのが違いです。LOUT レ ジ ス タ の よ う に、 デ イ ジーチ ェーン接 続がサポー ト で き る よ う 異な る デバ イ ス に対 し 複数の コ ールを ネ ス ト す る こ と がで き ます。

コ マ ン ド レ ジ ス タ (CMD)

コ マ ン ド レ ジ ス タ は、 コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン制御 ロ ジ ッ ク を グ ロ ーバル信号を ス ト ロ ーブす る よ う 命令 し 、 ほかの コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン フ ァ ン ク シ ョ ン を実行す る ために使用 し ます。CMD ^レ

ドキュメント内 Xilinx UG380 Spartan-6 FPGA コンフィギュレーション ユーザー ガイド (ページ 88-105)