SPI シリアルフラッシュを使用したザイリンクス FPGA のコンフィギュレーション, アプリケーションノート (XAPP951)

(1)

概要

このアプリケーションノートでは、Virtex®-5 および Spartan®-3E FPGA ファミリに導入されている SPI (シリアルペリフェラルインターフェイス) コンフィギュレーションモードについて説明します。ここでは、FPGA を SPI シリアルフラッシュデバイスからコンフィギュレーションするために必要な接続について解説し、SPI モードのコンフィギュレーションフローを示します。また、SPI シリアルフラッシュからコンフィギュレーションする際の特別な注意事項および ISE® Design Suite iMPACT による SPI 経由の直接プログラミングソリューションについても説明します。

注記 : インシステム SPI による直接プログラミングをサポートするのは ISE Suite iMPACT のバージョン 11.4 までで、このアプリケーションノートのスクリーンショットは、このバージョンのものです。新規デザインには、iMPACT のインシステム SPI 間接プログラミングソリューションの使用を推奨します。このソリューションでは、1 つの JTAG 接続を使用し、FPGA のコンフィギュレーションおよびフラッシュの間接プログラムの両方を実行します。詳細は、『iMPACT ヘルプ』 (http://japan.xilinx.com/support/ documentation/sw_manuals/xilinx11/isehelp_start.htm) の「間接プログラムの概要 - SPI または BPI フラッシュメモリ」を参照してください。

ここで述べる基本原則は、Extended Spartan-3A ファミリの外部 SPI フラッシュコンフィギュレーションモードにも適用され、ほとんど相違点はありません。Extended Spartan-3A ファミリの SPI コンフィギュレーションモードに特有の詳細情報および要件は、『Spartan-3ジェネレーションコンフィギュレーションガイド』 (UG332) を参照してください。

はじめに

ザイリンクス FPGA は、CMOS コンフィギャラブルラッチ (CCL) ベースであり、電源投入時にコンフィギュレーションする必要があります。従来、ザイリンクス FPGA のコンフィギュレーションには、 IEEE 1149.1 規格 (JTAG) インターフェイス、マイクロプロセッサ、またはザイリンクス PROM (Platform Flash PROM) が使用されてきました。現在はこれらに加え、SPI シリアルフラッシュへの直接コンフィギュレーションインターフェイスが利用できます。

Virtex-5 および Spartan-3E FPGA における SPI シリアルフラッシュメモリの直接コンフィギュレーションインターフェイスにより、ザイリンクスデバイスを使用する設計者にとって利用可能なコンフィギュレーションソリューションが拡張します。このアプリケーションノートでは、このコンフィギュレーションインターフェイスに焦点を当てて解説します。SPI シリアルフラッシュメモリは、コンフィギュレーション後に簡単にアクセスでき、かつ FPGA にランダムアクセスの不揮発性のデータストレージを提供できるため、広く使用されています。また、SPI シリアルフラッシュメモリを備えるシステムの場合、同じメモリデバイスから FPGA をコンフィギュレーションできることによる利点が生じます。

アプリケーションノート : Spartan-3E および Virtex-5 FPGA

XAPP951 (v1.3) 2010 年 9 月 23 日

SPI

シリアル

フラッシュを使用した

ザイリンクス

FPGA

のコンフィギュレーション

(2)

SPI の基本

SPI

の基本

SPI シリアルフラッシュメモリは、4 線式の同期シリアルデータバスである SPI (シリアルペリフェラルインターフェイス) を使用します。このシリアルデータリンクは、マイクロコントローラーとそのペリフェラルを接続するシリアル通信インターフェイスとして開発され、エンベデッド市場や民生機器市場で普及しているインターフェイスです。現在では、ザイリンクス FPGA のコンフィギュレーションにも使用できます。 SPI システムは通常、マスターデバイスとスレーブデバイスで構成されます (図1)。この 4 信号インターフェイスを使用してザイリンクス FPGA を SPI シリアルフラッシュからコンフィギュレーションする場合、FPGA がマスターデバイスとなり、SPI シリアルフラッシュがスレーブデバイスとなります。マスターの FPGA デバイスが、SCK クロック信号を介してタイミングを制御します。セレクト信号 SS が Low になると、MOSI 信号上でデータが FPGA マスターからクロック出力され、SPI シリアルフラッシュスレーブに入力されます。そして、同じクロックサイクル中に MISO 信号を使用して SPI シリアルフラッシュスレーブからデータがクロック出力され、FPGA マスターに入力されます。データは、あるクロックエッジでデバイスから出力され、同じ周期の次の逆エッジでデバイスに入力されます。これら 4 つの信号インターフェイスに加えて、プログラム中およびコンフィギュレーション中に適宜制御される必要のある書き込み禁止信号やホールド信号など、SPI シリアルフラッシュのベンダーごとに独自の制御信号があります (特定の制御信号の詳細は、該当するベンダーの SPI シリアルフラッシュメモリデータシートを参照)。表1は、FPGA と SPI インターフェイス間の接続の相互参照表です。 X-Ref Target - Figure 1

図 1 : SPI コンフィギュレーションモードの基本ブロック図 SCK SS MOSI MISO X951_01_1115006

Master

Device

Slave

Device

Xilinx FPGA

SPI Serial

Flash

表 1 : SPI シリアルフラッシュインターフェイス接続とピン名 SPI 信号 SPI シリアルフラッシュピン(1) FPGA接続 (Spartan-3E/Virtex-5 FPGA) 信号の説明汎用 SPI 信号 MOSI D MOSI マスター出力スレーブ入力は、実行する命令の指定またはスレーブデバイスへのデータ送信のために、マスターによって使用される。 MISO Q DIN/D_IN マスター入力スレーブ出力は、スレーブデバイスから転送されたデータの収集のために、マスターによって使用される。

SS S CSO_B/FCS_B(2) _{スレーブ} _{セレクトはアクティブ}_Low_信号。_High_駆

動によって、スレーブデバイスの選択が解除され、 MISO が高インピーダンスになる。

(3)

SPI シリアルフラッシュからの FPGA のコンフィギュレーション

SPI

シリアル

フラッシュからの

FPGA

のコンフィ

ギュレーション

Spartan-3E FPGA および Virtex-5 FPGA は、1 つの SPI シリアルフラッシュメモリからコンフィギュレーションできます。表2に、これらの FPGA の一般的なコンフィギュレーション集積度の要件を示します。書き込み禁止 W FPGA のコンフィギュレーションには不要だが、SPI シリアルフラッシュをプログラムまたは消去する場合は High になっている必要がある。FPGA ユーザー I/O へ接続可能 (オプション)。選択したエリアを命令のプログラムまたは消去から保護する。ホールド HOLD FPGA のコンフィギュレーションには不要だが、FPGA のコンフィギュレーション中および SPI シリアルフラッシュのプログラム/消去中には High になっている必要がある。FPGA ユーザー I/O へ接続可能 (オプション)。デバイスの選択を解除せずに、デバイスとのすべてのシリアル通信を一時停止するために使用する。注記 : 1. 汎用 SPI シリアルフラッシュのピン名は、最も一般的なベンダーピン名で記載されています。各ベンダーで使用される SPI 制御信号のサブセットは異なることがあります。特定のピンの情報および説明は、ベンダーのデータシートを参照してください。

2. CSO_B 信号は Spartan-3E FPGA で、FCS_B 信号は Virtex-5 FPGA でそれぞれ、コンフィギュレーションのために SPI シリアルフラッシュとインターフェイスするために使用されます。Virtex-5 FPGA の CSO_B 信号は、SPI シリアルフラッシュ上のチップセレクトを制御するのではなく、高度なデイジーチェーンに使用されます。表 1 : SPI シリアルフラッシュインターフェイス接続とピン名 (続き) SPI 信号 SPI シリアルフラッシュピン(1) FPGA接続 (Spartan-3E/Virtex-5 FPGA) 信号の説明表 2 : 一般的なコンフィギュレーションビット要件 FPGA コンフィギュレーションビット (デバイス当たり) 必要な最小 SPI シリアルフラッシュ容量 Spartan-3E ファミリ XC3S100E 581,344 1Mb XC3S250E 1,353,728 2Mb XC3S500E 2,270,208 4Mb XC3S1200E 3,837,184 4Mb XC3S1600E 5,969,696 8Mb Virtex-5 ファミリ XC5VLX30 8,374,016 8Mb XC5VLX50 12,556,672 16Mb XC5VLX85 21,845,632 32Mb

(4)

5ページの図2に、Virtex-5 FPGA がマスターで Numonyx 社製の SPI シリアルフラッシュがスレーブの場合の詳細な SPI コンフィギュレーション設定を示します。この図には、SPI シリアルフラッシュから FPGA へのコンフィギュレーション接続が記載されています。プログラムおよびザイリンクスケーブルが使用するコンフィギュレーションヘッダーの情報は、「SPI プログラムのためのハードウェアおよび接続」を参照してください。

6ページの図3に、Spartan-3E FPGA がマスターで Numonyx 社製の SPI シリアルフラッシュがスレーブの場合の詳細な SPI コンフィギュレーション設定を示します。この図には、SPI シリアルフラッシュから FPGA へのコンフィギュレーション接続が記載されています。プログラムおよびザイリンクスケーブルが使用するコンフィギュレーションヘッダーの情報は、「SPI プログラムのためのハードウェアおよび接続」を参照してください。 2ページの「SPI の基本」で説明した SPI シリアルフラッシュインターフェイス信号のほかにも、データ転送の正常な開始と停止に影響を与える FPGA コンフィギュレーション信号があります。これらの FPGA 信号とその説明を7ページの表3に示し、その図を図2および図3に示します。 XC5VLX110T 31,118,848 32Mb XC5VLX155T 43,042,304 64Mb XC5VLX220T 55,133,696 64Mb XC5VLX330T 82,696,192 128Mb XC5VSX35T 13,349,120 16Mb XC5VSX50T 20,019,328 32Mb XC5VSX95T 35,716,096 64Mb XC5VSX240T 79,610,368 128Mb XC5VFX30T 13,517,056 16Mb XC5VFX70T 27,025,408 32Mb XC5VFX100T 39,389,696 64Mb XC5VFX130T 49,234,944 64Mb XC5VFX200T 70,856,704 128Mb XC5VTX150T 43,278,464 64Mb XC5VTX240T 65,755,648 128Mb 注記 : 1. 複数の FPGA コンフィギュレーションビットストリームを保存する、デイジーチェーン接続されたアプリケーションやエンベデッド MicroBlaze™ プロセッサまたはPowerPC™ プロセッサ用のコードなど追加のユーザーデータを保存するアプリケーションには、より大容量の SPI シリアルフラッシュデバイスを使用できます。1 つのフラッシュによる複数の Spartan-3E FPGA のデイジーチェーン接続は、ステッピング 1 以降でのみサポートされています。表 2 : 一般的なコンフィギュレーションビット要件 (続き) FPGA コンフィギュレーションビット (デバイス当たり) 必要な最小 SPI シリアルフラッシュ容量

(5)

X-Ref Target - Figure 2

注記 :

1. VCCO_2 は、SPI コンフィギュレーションデュアルモードピン (MOSI、FCS_B、および FS[2:0]) に電源を供給します。

2. VCC_CONFIG (Vcco_0) はコンフィギュレーション出力電源電圧で、専用コンフィギュレーションピン (TMS、TCK、TDO、TDI、M[2:0]、 HSWAPEN、PROG_B、DONE、INIT_B、CCLK、および D_IN) に電源を供給します。

3. PROG_B は、SPI シリアルフラッシュの直接プログラミング中、Low に保持する必要があります。FPGA をリコンフィギュレーションする場合、外部ロジックを使用してこれをLow から High に駆動できます。

4. HSWAPEN を Low に駆動すると、I/O でプルアップ抵抗が有効になります。このピンの詳細とオプションは、7ページの表3および[参照2]を参照してください。 VCC_CONFIG (2) FCS_B D_IN MOSI PROG_B(3) DONE GND D S VCC Q GND

Virtex-5

FPGA

+3.3V W(5) M2 M1 ‘0’ ‘0’ M0 ‘1’ FS2 FS1 ‘1’ FS0 ‘0’ C +3.3V '1'

Numonyx

M25Pxx

SPI Flash

HOLD(5)

SPI Variant

Select

(Read

0X03

)

+3.3V INIT_B

Mode

Selection

(SPI)

4.7 k Ω 4.7 k Ω X951_02_072410 CCLK(7) +3.3V 330 Ω TDO TCK TMS TDI HSWAPEN(4) +3.3V 4.7 k Ω NC MOSI MISO SCK SS VREF (+3.3V) NC NC TDI TDO TCK TMS VREF (+3.3V) NC

•

Ribbon Cable Header for FPGA

JTAG Configuration

Ribbon Cable Header for SPI

Direct Programming

(6) VCCA UX (1) +2.5V VCCINT +1.0V +3.3V 4.7 k Ω VCCO_2 +3.3V

Jumper

•

(6)

注記 :

1. VCCAUX は、専用の Spartan-3E FPGA コンフィギュレーションピン (TMS、TDI、TDO、PROG_B、および DONE) に電源を供給します。 2. VCCO_2 は Spartan-3E FPGA コンフィギュレーション、デュアルモードピン (M[2:0]、VS[2:0]、INIT_B、CCLK、CSO_B、DIN、および

MOSI) に電圧を供給します。また、VCCO_0 はデュアルモードピンの HSWAP に電源を供給します。

3. PROG_B は、SPI シリアルフラッシュの直接プログラミング中、Low に保持する必要があります。FPGA をリコンフィギュレーションする場合、外部ロジックを使用してこれを Low から High に駆動できます。

4. HSWAP を Low に駆動すると、I/O でプルアップ抵抗が有効になります。7ページの表3を参照してください。

5. SPI シリアルフラッシュをプログラムするときは、制御信号を適切に駆動する必要があります。SPI シリアルフラッシュのプログラム中は、W および HOLD などの信号を High (非アクティブ) に保持する必要があります。詳細は、ベンダーのデータシートを参照してください。

6. デュアルコンフィギュレーションモードの用途では、JTAG コンフィギュレーションモードのために、M2 信号を High に保持するオプションを持つことを推奨します。

7. ケーブル信号の相互参照表は、13ページの表5を参照してください。

8. 注意 : CCLK のボードレイアウトには注意が必要です。Spartan-3E FPGA は、内部生成された CCLK 信号を FPGA CCLK 出力ピンに駆動しま CSO_B DIN MOSI PROG_B(3) DONE GND D S VCC Q GND

Spartan-3E

FPGA

+3.3V W(5) M2(6) M1 ‘0’ ‘0’ M0 ‘1’ VS2 VS1 ‘1’ VS0 ‘0’ C +3.3V '1'

Numonyx

M25Pxx

SPI Flash

HOLD(5)

SPI Variant

Select

(Read

0X03

)

+3.3V INIT_B

Mode

Selection

(SPI)

4.7 k Ω 4.7 k Ω X951_03_072410 CCLK(8) +2.5V 330 Ω TDO TCK TMS TDI HSWAP(4) +3.3V 4.7 k Ω

•

Ribbon Cable Header for FPGA

JTAG Configuration

Ribbon Cable Header for SPI

Direct Programming

(7) +2.5V 4.7 k Ω NC TDI TDO TCK TMS VREF (+2.5V) NC VCCO_0 (2) VCCA UX (1) +2.5V VCCINT +1.2V VCCO_2 (2) +3.3V

Jumper

NC MOSI MISO SCK SS VREF (+3.3V) NC

(7)

SPI シリアルフラッシュからの FPGA のコンフィギュレーション表 3 : FPGA SPI コンフィギュレーション信号の名前と説明 Spartan-3E/ Virtex-5 FPGA ピン名コンフィギュレーション中の FPGA の方向説明コンフィギュレーション中コンフィギュレーション後 Spartan-3E デバイス Virtex-5 デバイス

PROG_B

入力

FPGA

のプログラム。アクティブ

Low

。

Low

にアサートされると、コンフィギュレーションメモリをクリアし、

DONE

ピンと

INIT_B

ピンをリセットして、

FPGA

のコンフィギュレーションプロセスを強制的に再開する。外付けの

4.7k

 プルアップ抵抗が必要。適切なプルアップ電圧は該当する

FPGA

データシートを参照。外部から駆動する場合、オープンドレインまたはオープンコレクタドライバーを使用。コンフィギュレーションを開始するには、

High

にする必要がある。専用。

FPGA

を再プログラムするには、

PROG_B

を

Low

に駆動した後にリリース。

PROG_B

を保持し、

FPGA

I/O

ピンを強制的に高インピーダンスにすると、

SPI

シリアルフラッシュピンへの直接プログラミングアクセスが可能になる。

INIT_B

オープンドレイン双方向

I/O

初期化インジケーター。アクティブ

Low

。コンフィギュレーション開始時、メモリ初期化のクリアプロセス中は

Low

になる。メモリのクリア終了時、モードセレクトピンおよび変数セレクトピンがサンプルされるときにリリース。デイジーチェーンのアプリケーションでは、

V

CCO_2への外付け

4.7k

プルアップ抵抗が必要。コンフィギュレーション中はアクティブ。電源投入後、

SPI

シリアルフラッシュが起動するまで

>2ms

必要な場合、フラッシュが使用可能になるまで

Low

に保持。コンフィギュレーション中に

CRC

エラーが検出されると、

FPGA

は

INIT_B

を

Low

に駆動。ユーザー

I/O

。アプリケーションで未使用の場合は

High

に駆動。専用。

M[2:0]

入力モードセレクト。

FPGA

のコンフィギュレーションモードを選択。

SPI

モード

M2=0

、

M1=0

、

M0=1

。

INIT_B

が

High

になるとサンプルされる。ユーザー

I/O

。専用。

VS[2:0]/

FS[2:0]

入力変数セレクト。付属する

SPI

シリアルフラッシュとの通信方法を指定。有効な設定オプションは表

4

を参照。

INIT_B

が

High

になり、サンプルされる時点で有効な設定の必要がある。ユーザー

I/O

。ユーザー

I/O

。

(8)

CSO_B/

FCS_B

(1) 出力チップセレクト出力。アクティブ

Low

。

SPI

シリアルフラッシュのチップセレクト入力に接続。

HSWAP/HSWAPEN=1

の場合は、

4.7k

プルアップ抵抗に接続。適切なプルアップ電圧は、該当する

FPGA

データシートを参照。

SPI

シリアルフラッシュを無効にし、

MOSI

、

DIN

、

CCLK

ピンをユーザー

I/O

として再使用するには、コンフィギュレーション後に

CSO_B

を

High

に駆動。オプションで、このピンと

MOSI

、

DIN

、および

CCLK

を再利用して、

SPI

シリアルフラッシュとの通信を継続できる。

SPI

シリアルフラッシュを無効にし、このピンをユーザー

I/O

として再使用するには、コンフィギュレーション後に

FCS_B

を

High

に駆動。

D_IN

および

CCLK

はコンフィギュレーション専用ピンのため、ユーザー

I/O

としてのリコンフィギュレーションは不可。

STARTUP_VIRT

EX5

プリミティブを使用すると、コンフィギュレーション後にピンにアクセスできる。

CCLK

出力コンフィギュレーションクロック。

FPGA

内部オシレーターで生成。周波数は、

ConfigRate

ビットストリームジェネレーターオプションによって制御。

CCLK PCB

トレースが長い、または複数の接続がある場合、シグナルインテグリティを維持するためにこの出力を終端。

SPI

シリアルフラッシュのクロック入力を駆動。ユーザー

I/O

。専用。

MOSI

出力シリアルデータ出力。

FPGA

は、

SPI

シリアルフラッシュ読み出しコマンドと開始アドレスをフラッシュシリアルデータ入力に送信。ユーザー

I/O

。ユーザー

I/O

。

DIN/

D_IN

入力シリアルデータ入力。

FPGA

は、フラッシュシリアルデータ出力からシリアルデータを受信。ユーザー

I/O

。専用。表 3 : FPGA SPI コンフィギュレーション信号の名前と説明 (続き) Spartan-3E/ Virtex-5 FPGA ピン名コンフィギュレーション中の FPGA の方向説明コンフィギュレーション中コンフィギュレーション後 Spartan-3E デバイス Virtex-5 デバイス

(9)

SPI シリアルフラッシュからの FPGA のコンフィギュレーション図4は、ザイリンクス FPGA の SPI コンフィギュレーションモードの大まかなタイミング図を示しています。SPI インターフェイスのこの一般的なタイミング図は、新しい SPI 直接インターフェイスをサポートするザイリンクス FPGA ファミリに適用されます。

DONE

オープンドレイン双方向

I/O

FPGA

コンフィギュレーション完了。コンフィギュレーション中は

Low

。

FPGA

のコンフィギュレーションが正常に完了すると、

High

になる。外付けの

330

プルアップ抵抗が必要。適切なプルアップ電圧は、該当する

FPGA

データシートを参照。

Low

は、

FPGA

のコンフィギュレーションが未完了であることを示す。外部プルアップ抵抗を介して

High

にプルアップ。

High

の場合、

FPGA

が正常にコンフィギュレーションされたことを示す。

DOUT

出力シリアルデータ出力。アクティブに駆動。

FPGA

が

1

つのアプリケーションでは未使用。デイジーチェーンコンフィギュレーションの場合、チェーン内の次の

FPGA

の

DIN/D_IN

入力に接続。これにより、ダウンストリーム

FPGA

はスレーブシリアルモードになる。ユーザー

I/O

。専用。

HSWAP/

HSWAPEN

入力ユーザー

I/O

プルアップ制御。コンフィギュレーション中に

Low

の場合、全

I/O

ピンに対する各

I/O

バンクの

V

_CCO 入力へのプルアップ抵抗を有効にする。

0 :

コンフィギュレーション中、プルアップ

1 :

プルアップなしコンフィギュレーション中、有効なロジックレベルで駆動。ユーザー

I/O

。専用。注記 :

1. SPI ISP プログラムの場合、CSO_B は Spartan-3E FPGA で、FCS_B は Virtex-5 FPGA で使用されます。Virtex-5 FPGA では、CSO_B 信号は高度なデイジーチェーン機能のために使用され、SPI ISP プログラムには使用されません。詳細は、FPGA データシートまたは FPGA コンフィギュレーションガイドを参照してください。表 3 : FPGA SPI コンフィギュレーション信号の名前と説明 (続き) Spartan-3E/ Virtex-5 FPGA ピン名コンフィギュレーション中の FPGA の方向説明コンフィギュレーション中コンフィギュレーション後 Spartan-3E デバイス Virtex-5 デバイス

(10)

電源投入時または PROG_B ピンが Low にパルスされると、FPGA で初期化シーケンスが開始し、内部 FPGA コンフィギュレーションメモリがクリアされます。このシーケンスの最初に、DONE ピンと INIT_B ピンが共に Low になります。初期化が完了すると、INIT_B ピンが High になり、モードセレクトピンおよび変数セレクトピン (VS[2:0] または FS[2:0]) がサンプルされます。SPI コンフィギュレーションモードおよび FPGA 内部クロックを有効にするには、モードピンを M[2:0]=<0:0:1>に設定する必要があります。SPI モードの場合、FPGA は変数セレクトピンをサンプルして、発行する SPI コマンドシーケンスを決定します。サンプリングが正常に行われるには、初期化後に INIT_B 信号がリ

リースされた時点で、モードピンと変数セレクトピンが適切なロジックレベルである必要があります。表4に、Spartan-3E および Virtex-5 デバイスで使用可能な変数セレクトコードを示します。

注記 :

1. VS[2:0]/FS[2:0] の設定は、使用する SPI ベンダーによって異なることがあります。選択については、7ページの表3を参照してください。 2. 発行される MOSI ダミーバイト数は、変数セレクト (VS[2:0]/FS[2:0]) オプションによって異なります。11ページの表4を参照してください。 3. デフォルトのスタートアップシーケンスを示しています。

4. Virtex-5 FPGA では、これらの信号はコンフィギュレーション専用であるため、コンフィギュレーション後にユーザー I/O として使用できません。 Spartan-3E FPGA では、コンフィギュレーション後にユーザー I/O として使用できます。

図 4 : FAST READ に対する SPI コンフィギュレーションフロー (0x0B)

...

PROG_B INIT_B(4) M[2:0](1)(4) VS[2:0]/FS[2:0] CSO_B/FCS_B CCLK(3) MOSI DIN/D_IN(4) DONE 0x0B

...

< 1 : 1 : 1 > < 0 : 0 : 1 > User I/O

...

8-bit Read Operation 24-bit Address 0x000000

1 Dummy Byte(2)

User I/O Valid Bitstream

Header + Sync Word + Data

...

X951_04_120406

(11)

SPI シリアルフラッシュコンフィギュレーションにおける電源投入時の留意点

変数セレクトピンによって SPI コマンドセットが選択されると、FPGA は CSO_B セレクト信号を Low に駆動し、FPGA の CCLK ピンを介して SPI シリアルフラッシュのクロッキングを開始します。次に FPGA は、8 ビットの読み出しコマンド、24 ビットの開始アドレス0x00_0000、およびターゲットコマンドセットに適切な数のダミーバイトを順に送信します。FPGA は、必要数のコンフィギュレーションビットが読み出されるまで、アドレス 0 から SPI フラッシュアレイを読み出します。メモリデバイスから有効なビットストリームが読み出されると、DONE 信号がリリースされ、FPGA のコンフィギュレーションが正常に完了したことを示します。コンフィギュレーションが適切に完了すると、FPGA の SPI ピンはすべてユーザー I/O として使用可能になります。コンフィギュレーション中に使用される FPGA 信号は、7ページの表3に示されています。SPI モードで FPGA をコンフィギュレーションする場合、正常なコンフィギュレーションを行うには、この表の記載に従って信号が接続されている必要があります。

SPI

シリアル

フ

ラッシュ

コンフィ

ギュレーションに

おける電源投入時

の留意点

電源投入時、FPGA と SPI シリアルフラッシュの間に競合状態が発生することがあります。FPGA のパワーオンリセットシーケンスが完了した後、FPGA はビットストリームを取得するため SPI シリアルフラッシュに読み出しコマンドを送信します。一方、SPI シリアルフラッシュはそれ自体のパワーオンリセットシーケンスが完了するまで、読み出しコマンドを受信できません。SPI シリアルフラッシュへの 3.3V 電源が FPGA 電源よりも後に投入される特定の条件下では、競合状態が発生し、SPI シリアルフラッシュが読み出しコマンドを受信できないことがあります。FPGA が読み出しコマンドを送信する前に SPI シリアルフラッシュが読み出しコマンドを受信可能な状態になるように、システムを設計する必要があります。注記 : 詳細は、[参照4]の「3.3V 電源がシーケンスの最後にある場合の電源投入時」を参照してください。電源投入時の留意事項の詳細および電源投入コンフィギュレーションを正常に行うための注意事項は、[参照3]を参照してください。表 4 : 変数セレクト (VS[2:0] または FS[2:0]) ピンコード VS[2:0]/FS[2:0](1) SPI シリアルフラッシュコマンド(2) アドレスサイズダミーバイト(2) <1:1:1> FAST READ (0x0B) 24 ビット 1 バイト <1:0:1> READ (0x03) 24 ビット 0 バイト <1:1:0> READ ARRAY (0xE8) 24 ビット 4 バイト注記 :

1. 変数セレクトピンは、Spartan-3E FPGA では VS[2:0] と表記され、Virtex-5 FPGA では FS[2:0] と表記されます。この表には、最も一般的な読み出しコマンドを記載しています。読み出しコマンドオプションの完全な

リストは、FPGA のデータシートまたはコンフィギュレーションガイドを参照してください。

2. SPI シリアルフラッシュコマンドおよびダミーバイトは、変数によって異なります。サポートされる読み出しコマンドは、SPI シリアルフラッシュベンダーの該当するデータシートを参照してください。

(12)

SPI シリアルフラッシュのプログラムオプション

SPI

シリアル

フ

ラッシュのプログ

ラム

オプション

従来のコンフィギュレーションメモリと同様に、SPI シリアルフラッシュメモリにはコンフィギュレーションデータをロードする必要があります。SPI シリアルフラッシュメモリのプログラム用インターフェイスは 1 つですが、このインターフェイスにデータを受け渡す方法は複数あります。SPI インターフェイスを介して SPI シリアルフラッシュをプログラムするには、主に次の 3 つの方法があります。 • サードパーティプログラマ (オフボードプログラミング) • 間接インシステムプログラミング (JTAG ツールベンダーまたはカスタムソリューション) • 直接インシステムプログラミング (SPI へ直接接続) 製品プログラムは通常、サードパーティプログラマまたは JTAG ツールベンダーを介して行われ、量産向けギャングプログラミングを提供している販売代理店も数多くあります。プロトタイピングには、ザイリンクス ISE 開発ソフトウェアツールに含まれる iMPACT ソフトウェアと、ザイリンクスパラレルケーブルまたはプラットフォームケーブル USB と併用することで選択した SPI シリアルフラッシュメモリを直接プログラムできます (21ページの表7)。ただし、標準の JTAG インターフェイスでインシステムプログラム可能なザイリンクスプラットフォームフラッシュ PROM ([参照4]) とは異なり、SPI フラッシュデバイスの場合、ザイリンクスのソフトウェアおよびケーブルを使用して SPI を介した直接インシステムプログラミングを行うには、追加のケーブルコネクタが必要です (5ページの図2)。次のセクションでは、プロトタイプデザイン向け SPI シリアルフラッシュの直接的インシステムプログラミングに必要なハードウェア接続について説明します。また、SPI 用のファイル生成および選択した SPI シリアルフラッシュメモリをプログラムするためのザイリンクスのソフトウェアツールフローについても説明します。 SPI シリアルフラッシュでインシステムプログラミングを適切に実行するには、次が必要です。 • ザイリンクスケーブル (パラレルケーブル IV またはプラットフォームケーブル USB) • ボード上にケーブルコネクタ • 適切にインストールされたザイリンクス ISE 8.2i ソフトウェア (またはそれ以降。11.4 がサポートされる最後のバージョンで、このアプリケーションノートも 11.4 について説明する)

SPI

プログラムのためのハードウェアおよび接続

記載されているザイリンクスケーブルは、従来からサポートしているモード (IEEE 1149.1 規格、IEEE 1532 規格、スレーブシリアル、およびスレーブ SelectMAP) に加え、直接 SPI インターフェイスによる SIP シリアルフラッシュのプログラムをサポートします。これらのケーブルはすべて、標準の 14 ピンリボンケーブルを使用します。リボンケーブルは、接続が容易で、高速でプログラミングする際の信号品質が高いため、フライングリードよりも適しています。 SPI シリアルフラッシュのインシステムプログラミングを実行するには、リボンケーブルコネクタがボードに含まれる必要があります。既存のケーブルポッドラベルには新しくサポートされたこのプログラムモードが反映されていないため、5ページの図2のピン配置と表5の相互参照に示すとおりに、信号が正しく接続されていることが重要です。

(13)

SPI シリアルフラッシュのプログラムオプション

SPI シリアルフラッシュに送信され FPGA CCLK ピンに現れる信号の品質を保つには、ケーブルコネクタおよび SPI シリアルフラッシュの電源投入時の留意事項に従うだけでなく、SPI シリアルフラッシュの V_CCが印加電圧と一致し、CCLK トレースが短くなるようにする必要があります。

最後に、SPI シリアルフラッシュのプログラム中は、MOSI、MISO、SCK、および SS 信号を駆動する FPGA ピンが高インピーダンスの必要があります。これらの入力を高インピーダンスにすることで、 SPI シリアルフラッシュを直接プログラムする際に、FPGA による競合が発生することを回避できます。FPGA の SPI 信号を高インピーダンスにするには、いくつかの方法があります。

• FPGA の PROG_B ピンを Low に保持し、すべての I/O ピンをトライステートにする

• FPGA のモードピンを JTAG モード (M[2:0] = <1:0:1>) に変更し、PROG_B をパルスすると、すべての FPGA I/O が強制的に高インピーダンスになる

• ザイリンクス ISE iMPACT を使用して付属する SPI シリアルフラッシュをプログラムする場合表 5 : SPI プログラムモード向けダウンロードヘッダー信号の説明リボンケーブル番号 SPI プログラムモード JTAG/スレーブシリアルのコンフィギュレーションモード信号の相互参照種類 SPI ヘッダーの用途

2 V_REF V_REF 入力目標基準電圧。JTAG、スレーブシリアル、または SPI インターフェイスとして動作するターゲットシステム上の電圧バスに接続する。目標基準電圧には制限が必要で、V_REFピンに直列接続された限流抵抗は付けないようにする。 4 SS TMS/PROG 出力チップセレクト (S)。デバイスが命令を受け入れるようにするために使用。 6 SCK TCK/CCLK 出力 SPI クロック (C)。SPI フラッシュメモリクロックは、シリアルインターフェイスのタイミングを与え、ザイリンクスケーブルによって生成される。 8 MISO TDO/DONE 入力シリアルデータ出力 (Q)。デバイスからデータをシリアル出力するために使用。 10 MOSI TDI/DIN 出力シリアルデータ入力 (D)。デバイスにデータをシリアル入力するために使用。デバイスは、この信号から命令、アドレス、およびプログラムされるデータを受け取る。 12 N/C N/C - 予約済み。このピンは、ザイリンクスの診断機能のために予約されているため、ターゲット回路に接続しない。 14 - – /INIT BIDIR -1、3、5、7、 9、11、13 - GND GND デジタルグランド。

(14)

SPI ファイルの準備とプログラムのためのソフトウェアフロー

SPI

ファイルの

準備とプログラム

のためのソフト

ウェア

フロー

SPI PROM

ファイルの準備

このセクションでは、SPI シリアルフラッシュ用の PROM ファイルを作成する際のガイドラインおよびソフトウェアフローを説明します。FPGA ビットストリームを SPI 用の PROM ファイルに変換する前に、ビットストリームがbitgen -g StartupClk:Cclkオプションを使用して生成されたことを確認します。このオプションにより、スタートアップシーケンスが内部 FPGA クロックに同期し、FPGA が正常に機能します。

ザイリンクス ISE ソフトウェアツールの PROMGen または iMPACT は、FPGA ビットストリームから SPI 用の PROM ファイルを生成します。SPI シリアルフラッシュは、データバイトの MSB からシリアル出力しますが、ザイリンクス PROM は LSB から出力します。SPI 用の PROM ファイルは、標準のザイリンクス PROM ファイルからの各バイト内でビット反転させたものです。

ISE PROMGen

コマンドライン

ソフトウェアを使用した

SPI PROM

ファイルの

準備

ザイリンクス ISE PROMGen ソフトウェアは、FPGA ビットストリーム (.bit) ファイルを入力とし、適切なオプションを使用して、SPI シリアルフラッシュのデータアレイ用のメモリイメージファイルを生成します。出力されたメモリイメージファイルの形式は、PROMGen ソフトウェアのコマンドラインオプションで選択されます。標準的なファイル形式には、Intel Hex (.mcs)、Motorola Hex (.exo) があります。

ISE PROMGen ソフトウェアユーティリティは、コマンドラインから簡単に実行できます (SPI PROM ファイルの生成に使用する ISE PROMGen ソフトウェアオプションは、14ページの表6を参照)。次に、64 メガビット (8,192 キロバイト) の SPI シリアルフラッシュ用の MCS ファイルを生成するための PROMGen ソフトウェアコマンドラインの例を示します。

promgen -spi -p mcs -o spi_flash.mcs -s 8192 -u 0 design.bit

-spiオプションは、SPI PROM ファイル内のビット順を正しくするために必要です。- p mcsオプションは、Intel Hex (.mcs) 出力ファイル形式を指定します。 -o spi_flash.mcs は、出力を spi_flash.mcsファイルに指定します。 -s 8192は、PROM ファイルのイメージサイズを 8,192 キ ロバイトに指定します。 -u 0オプションは、アドレス 0 からデータを開始し、上方向にデータアレイに格納するよう指定します。 design.bitは、入力ビットストリームファイルです。

表6に、PROMGen オプションとその機能を示します。表 6 : PROMGen SPI PROM ファイルオプションの例

PROMGen オプション内容

-spi FPGA を SPI シリアルフラッシュデバイスからコンフィギュレーションするために必要な正しいビット順を維持するために使用。

-p <形式> PROM 出力ファイルの形式。一般的な PROM ファイル形式としては、Intel Hex (.mcs)、Motorola Hex (.exo) がある。

-s <サイズ> PROM サイズをキロバイト単位で指定。このオプションの PROM サイズは 2 のべき乗である必要があり、デフォルト設定は 64 キロバイト。

-u <アドレス > 指定された開始アドレスから上方向に.bit ファイルをロードする。このオプションは、入力ビットストリームファイルの直前に指定。

(15)

ISE iMPACT

グラフィカル

ソフトウェアを使用した

SPI PROM

ファイルの準備

ISE iMPACT 8.2i (またはそれ以降) のソフトウェアでは、直感的なグラフィカルユーザーインターフェ

イスで PROM ファイルのフォーマットおよびインシステムプログラミングを行うことができます。 PROMGen ファイルのフォーマット機能は、iMPACT ソフトウェアの段階的なウィザードで提供されます。ウィザードでは、出力 PROM ファイルオプションおよび入力ビットストリームを順に選択します。 iMPACT で PROM ファイルを生成するには、最後の手順が必須です。

iMPACT ソフトウェアでは、ザイリンクス FPGA ビットストリームから SPI PROM ファイルを単純なプロセスで生成できます。既定の順序で表示されるダイアログボックス (すなわちウィザード) は、 PROM ファイル生成プロセスのほとんどの手順を誘導します。

次のセクションでは、iMPACT 11.4 ソフトウェアを使用して 64Mb SPI シリアルフラッシュ向けに MCS ファイル形式で SPI 用の PROM ファイルを生成する場合について説明します。このプロセスでは、FPGA ビットストリームファイルのdesign.bitを入力として、 spi_flash.mcsという名前の PROM ファイルを生成します。

手順1 : PROM ファイル生成用プロジェクトの新規作成

iMPACT ソフトウェアを起動すると、[iMPACT Project] ダイアログボックスが開きます (図5)。[create a new project (.ipf)] を選択します。オプションとして [Browse] をクリックしてプロジェクトの位置を指定します。その後、[OK] をクリックして手順 2 に進みます。

図 5 : PROM ファイル生成用プロジェクトの新規作成

(16)

手順 2 : PROM ファイルの準備の選択

ウィザードの 1 ページ目には、作成可能なプロジェクトタイプが表示されます (図6)。[Prepare a PROM File] を選択し、[OK] をクリックして手順 3 に進みます。

図 6 : PROM ファイルの準備の選択

(17)

手順 3 : [Select Storage Target] オプションの指定

3 番目の手順では、ストレージタイプを指定します (図7)。[SPI Flash] → [Configure Single FPGA] を選択し、左側パネルの右側にある緑色の矢印をクリックして手順 4 に進みます。

図 7 : [Select Storage Target] オプションの指定

(18)

手順 4 : SPI PROM の容量の指定

4 番目の手順では、SPI フラッシュの容量を指定します。[Storage Device (bits)] で、SPI PROM の容量を 64M (ビット) に選択します。次に、[Add Storage Device] をクリックします。図8に適切な設定を示します。中央パネルの右側にある緑色の矢印をクリックして手順5 に進みます。

図 8 : SPI PROM の容量の指定

(19)

手順 5 : デバイスフォーマットプロパティの指定

5 番目の手順では、SPI デバイスファイルフォーマットのプロパティを指定します。[Output File Name] および [Output File Location] をクリックし、任意の名前を入力して新しい PROM ファイルを生成する位置を選択します。図9の例では、その他のオプションはデフォルトのままになっています。[OK] を

クリックして手順 6 に進みます。

手順 6 : デバイスファイルを SPI PROM ファイルに追加する際の自動通知

iMPACT プロジェクトウィザードが完了すると、指定したパラメーターで特定の PROM ファイルを生成するよう、iMPACT SPI PROM 生成プロジェクトが設定されます。この段階では、PROM ファイルのメモリイメージは空です。この手順では、FPGA ビットストリームを PROM ファイルメモリイメージに追加します。これは、iMPACT プロジェクトウィザードの完了後すぐに開始します。このとき、次に SPI PROM メモリイメージにデバイスファイルを追加することを示す自動通知が表示されます。 [Add Device] 通知ダイアログボックス (図10) で [OK] をクリックして手順 7 に進みます。

図 9 : デバイスフォーマットプロパティの指定

(20)

手順 7 : SPI PROM メモリイメージに追加する FPGA ビットストリームファイルを選択

[Add Device] の通知の後、SPI PROM メモリイメージに追加する FPGA ビットストリーム (.bit) ファイルを選択するためのダイアログボックスが自動的に開きます (図11)。ここで、SPI PROM に書き込む FPGA ビットストリームファイルを選択します。このダイアログボックスで [Open] をクリックすると、選択した FPGA ビットストリームが SPI PROM メモリイメージに追加されます。ここでは、 Revision 0 に別のデバイスファイルを追加するか尋ねられたら [No] をクリックし、[OK] をクリックして続行します。

注記 : この例では、1 つの FPGA をターゲットとする場合のフローを説明しています。FPGA デイジーチェーンをターゲットにする場合、チェーン内の各 FPGA に対してデバイスファイルを追加することになります。

これで、SPI PROM ファイルの生成準備用の自動 iMPACT プロセスは完了です。手順 8 に進み、SPI PROM ファイルを生成します。

手順 8 : iMPACT のファイル生成処理

最後となる 8 番目の手順では、PROM ファイルを生成します。[iMPACT Processes] パネルの [Generate File] をダブルクリックします (21ページの図12)。これが起動すると、ファイル生成処理が開始されて iMPACT は指定された SPI PROM ファイルを生成します。

SPI PROM ファイルの生成が正常に完了すると、iMPACT では [PROM File Generation Succeeded] というメッセージが表示されます。

ファイル生成処理が完了したすると、生成されたspi_flash.mcsファイルが指定した位置に入ります。この spi_flash.mcsファイルは、サポートされている任意のプログラムソリューションで SPI PROM をプログラムするために使用できます。

図 11 : [Add Device] ファイル選択ダイアログボックス

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iMPACT GUI インターフェイスの使用時にプロジェクトがロードされない場合、SPI 用の PROM ファイルを新たに作成するたびに、ウィザードの手順に従うよう誘導されます。

ISE iMPACT

ソフトウェアを使用した

SPI PROM

のインシステム

プログラム

プロトタイプアプリケーションでは、ISE iMPACT 8.2i (またはそれ以降) ソフトウェアを使用して、指定した SPI PROM ファイルから生成されたメモリイメージで SPI シリアルフラッシュデバイスのインシステムプログラミングが可能です (SPI PROM ファイルの生成手順は、14ページの「SPI PROM

ファイルの準備」を参照)。

表7に、iMPACT で直接プログラム可能な、推奨する SPI シリアルフラッシュを示します。 X-Ref Target - Figure 12

図 12 : [Generate File]

表 7 : iMPACT による SPI シリアルフラッシュプログラム機能

SPI シリアルフラッシュベンダーファミリ(1)

(22)

次のセクションでは、M25P64 (64Mb) Numonyx SPI PROM をインシステムプログラムする場合の iMPACT 11.4ソフトウェアのプロセスを示します。このプロセスでは、SPI PROM ファイルである spi_flash.mcs (14ページの「SPI PROM ファイルの準備」で生成) を入力として、SPI PROM を消去して PROM ファイルの内容を SPI シリアルフラッシュデバイスにプログラムした後、 SPI PROM の内容を指定された SPI PROM ファイルの内容に対して検証します。

手順 1 : 直接インシステムプログラミング用プロジェクトの新規作成

iMPACT ソフトウェアを起動すると、[iMPACT Project] ダイアログボックスが開きます (15ページの図5)。[create a new project (.ipf)] を選択します。オプションとして [Browse] をクリックしてプロジェクトの位置を指定します。その後、[OK] をクリックして手順 2 に進みます。

手順 2 : 直接 SPI コンフィギュレーションモードを使用したデバイスのコンフィギュレーション 2 番目の手順は、iMPACT プロジェクトウィザードで開始します。ウィザードの 1 ページ目には、作成可能なプロジェクトタイプが表示されます (図13)。[Configure devices] を選択します。次に、そのドロップダウンリストから [using Direct SPI Configuration mode] を選択します。[OK] をクリックして、新規プロジェクトのセットアッププロセスを完了します。このプロセスが完了すると、iMPACT は、 SPI バスへの直接ケーブル接続を使用して SPI シリアルフラッシュメモリのインシステムプログラミング実行するモードに設定されます。

図 13 : 直接 SPI コンフィギュレーションモードを使用したデバイスのコンフィギュレーション

(23)

手順 3 : SPI PROM ファイルの追加

新規プロジェクトウィザードを完了後、[Direct SPI] ウンドウで右クリックして [Add SPI Device] を選択します。SPI シリアルフラッシュデバイスにプログラムする SPI PROM ファイルを選択するためのダイアログボックスが開きます (図14)。 spi_flash.mcsファイルを選択して、[Open] をクリックします。

手順 4 : Numonyx M25P64 デバイスの製品番号の選択

ロードする SPI PROM ファイルを選択すると、[Select Device Part Name] ダイアログボックスが表示されます (図15)。4 番目の手順では、このダイアログボックスで SPI PROM のターゲットタイプを指定します。ここでは使用するターゲット SPI PROM として、Numonyx の製品番号 M25P64 を選択します。[OK] をクリックして、SPI PROM のプログラムのセットアップを完了します。

図 14 : SPI PROM ファイルの追加

(24)

手順 5 : (iMPACT 10.1 またはそれ以降) デバイスプログラムプロパティの設定

iMPACT では [Device Programming Properties] ダイアログボックスが表示されます (図16)。ここでは、[Operation] → [Program] を起動した際に実行される追加機能を設定します。[Device Programming Properties] ダイアログボックスで [Verify] および [Erase Before Programming] の両方をオンにするこ

とを推奨します。[OK] をクリックして、プログラムプロパティを保存します。

手順 6 : インシステムプログラミング向けのハードウェア要件の指定

6 番目の手順では、SPI PROM のインシステムプログラミングのハードウェア要件を指定します。 • 適切なザイリンクスケーブル接続 : ザイリンクスケーブルは、コンピューターおよびターゲット

とする SPI PROM の SPI バスに適切に接続されている必要があります (ザイリンクスケーブルからターゲット SPI PROM の SPI バスへのハードウェア接続は、5ページの図2を参照)。

• ケーブルの電源 : ザイリンクスパラレルケーブル IV を使用する場合、ケーブルに電源が供給されている必要があります。

• ターゲットシステムの電源 : SPI PROM を含むターゲットシステムにも電源が供給されている必要があります。

• SPI プログラムプロセス中はターゲット FPGA 信号を分離 : ターゲット FPGA (および SPI PROM マスターデバイスとなり得る SPI バス上のその他のデバイス) は、その SPI ピンが高インピーダンス状態に維持されるモードにする必要があります。FPGA SPI ピンを高インピーダンス状態にする方法は、12ページの「SPI プログラムのためのハードウェアおよび接続」で説明されています。一般的な方法としては、FPGA PROG_B ピンを Low に維持します。インシステムプログラミングケーブルとの競合を回避するため、SPI PROM プログラムプロセスの残りの間は、FPGA SPI ピンを高インピーダンス状態に維持する必要があります。

図 16 : (iMPACT 10.1 またはそれ以降) デバイスプログラムプロパティの指定

(25)

手順 7 : iMPACT プログラム処理の呼び出し

7 番目の手順では、選択した SPI PROM ファイルの内容でターゲットの SPI PROM をプログラムします。[iMPACT] ウィンドウの [SPI PROM] アイコンで左クリックしてこれを選択した状態にします (選択されているアイコンは、緑色で表示される)。[iMPACT Processes] パネルの [Program] をダブルクリッ

クし、プログラムを開始します (図17)。

図 17 : プログラムの処理

(26)

手順 8 : (iMPACT 9.2.04i またはそれ以降) iMPACT プログラムプロパティの選択

[Program] を実行すると、[Programming Properties] ダイアログボックスが開きます (図18)。8 番目の手順では、適切なプログラムプロパティが選択されていることを確認します。[Verify] および [Erase Before Programming] の両方がオンであることを確認し、SPI PROM が適切にプログラムされるように

します。[OK] をクリックして、消去、プログラム、および検証処理を開始します。

プログラム処理の最初に、iMPACT はコンピューターに装着されているケーブルを自動的に接続します。次に、iMPACT によるインシステム消去、プログラム、および検証処理の進捗状況を示す [Progress Dialog] ダイアログボックスが表示されます (図19)。SPI PROM のサイズ、SPI PROM ファイルイメージのサイズ、ケーブルコンフィギュレーションの速度に応じて、プログラム処理の完了には数秒～数分かかります。

図 18 : [Programming Properties] ダイアログボックス

X951_17_072410

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まとめ

SPI PROM ファイルを変更した場合は、SPI PROM を素早く再プログラムできるよう、iMPACT の直接 SPI コンフィギュレーションモードプロジェクトを毎回保存してください。SPI PROM を再プログラムするには、保存した iMPACT プロジェクトを再び開き、[Program] を起動して [Erase] および [Verify Programming Properties] が選択されていることを確認し、[OK] をクリックします。iMPACT は、変更後の SPI PROM ファイルが元の SPI PROM ファイルと同じ位置にあるものとして SPI PROM を再プログラムします。

まとめ

新しいザイリンクス FPGA ファミリに SPI インターフェイスが追加されたことにより、複数のベンダーが提供する省スペースの SPI PROM がコンフィギュレーションに使用できるようになりました。ボード上に SPI PROM を既に備えているシステムでは、1 つのメモリソースで既存のユーザーデータだけでなく、コンフィギュレーションデータも保存できます。

参考資料

デバイス

ザイリンクスの文書 1. Virtex-5 関連資料 2. DS202 : 『Viretx-5 データシート : DC 特性およびスイッチ特性』 3. UG191 : 『Virtex-5 コンフィギュレーションガイド』 4. DS312 : 『Spartan-3E FPGA ファミリデータシート』 5. UG332 : 『Spartan-3 ジェネレーションコンフィギュレーションガイド』

ソフトウェア

ザイリンクス PROMGen および iMPACT ソフトウェアは、ザイリンクス ISE Foundation ソフトウェア、またはダウンロードで入手可能なザイリンクス ISE WebPACK™ ソフトウェアパッケージと共に入手できます。 ISE Foundation ソフトウェア http://japan.xilinx.com/ise/logic_design_prod/foundation.htm ISE WebPACK ソフトウェア http://japan.xilinx.com/ise/logic_design_prod/webpack.htm ザイリンクス ISE ソフトウェアのマニュアルは、次から入手できます。 http://japan.xilinx.com/support/software_manuals.htm

ハードウェア

ザイリンクスケーブルに関する情報は、次のザイリンクスコンフィギュレーションソリューションウェブサイトにあります。 http://japan.xilinx.com/products/design_resources/config_sol/

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改訂履歴

次の表に、この文書の改訂履歴を示します。

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SPI シリアル フラッシュを使用したザイリンクス FPGA のコンフィギュレーション, アプリケーション ノート (XAPP951)

概要

は じ めに

SPI

シ リ アル

フ ラ ッ シ ュ を使用 し た

ザイ リ ン ク ス

FPGA

の コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン

SPI

の基本

Master

Device

Slave

Device

Xilinx FPGA

SPI Serial

Flash

SPI

シ リ アル

フ ラ ッ シ ュか ら の

FPGA

の コ ン フ ィ

ギ ュ レーシ ョ ン

Virtex-5

FPGA

Numonyx

M25Pxx

SPI Flash

SPI Variant

Select

(Read

0X03

)

Mode

Selection

(SPI)

•

•

•

Ribbon Cable Header for FPGA

JTAG Configuration

Ribbon Cable Header for SPI

Direct Programming

Jumper

•

Spartan-3E

FPGA

Numonyx

M25Pxx

SPI Flash

SPI Variant

Select

(Read

0X03

)

Mode

Selection

(SPI)

•

•

•

•

Ribbon Cable Header for FPGA

JTAG Configuration

Ribbon Cable Header for SPI

Direct Programming

Jumper

PROG_B

FPGA

Low

Low

DONE

INIT_B

FPGA

4.7k

FPGA

High

FPGA

PROG_B

SPI シリアルフラッシュを使用したザイリンクス FPGA のコンフィギュレーション, アプリケーションノート (XAPP951)

はじめに

シリアル

フラッシュを使用した

ザイリンクス

のコンフィギュレーション

シリアル

フラッシュからの

のコンフィ

ギュレーション