本文轉載自：Xilinx技術社區微信公眾號

BSCANE2 模塊是 FPGA 中的一個特殊硬核模塊，是聯通外部 JTAG 管腳和 FPGA 內部用戶邏輯的一個接口。BSCANE2 的定義和端口描述，可以在對應器件的 Libraries Guide中找到。

比如7系列的定義可以參考 UG768，第4章。

其基本功能介紹，請參考 UG470, 第10章。

在 FPGA 中，JTAG 管腳除了負責原始的芯片測試功能 (IEEE1149.1)，還主要用于下載和調試，比如ILA就是通過 JTAG 接口捕捉內部邏輯信號，送回 ISE 或 Vivado，并在界面上直接顯示和控制。BSCANE2 其實就是實現這一內外溝通的關鍵核心模塊，這部分實現對于用戶來說是透明的。

那么如何利用BSCANE2 模塊，構建用戶自己的專用內部掃描鏈/功能鏈呢？

本文提供一個基于7系列的 ISE 版本的參考設計。通過 FPGA 的 JTAG 管腳，用戶可以直接控制內部的邏輯實現自定義的功能。

UltraScale/UltraScale+ 的 BSCANE2 模塊用法和7系列基本相同。

設計說明：

這是一個關于如何使用 BSCANE2 模塊的簡單實例。基于Xilinx的開發板 KC705，該設計例化了一個 BSCANE2 模塊，由 USER1 命令控制。通過 JTAG 接口發送標準和自定義的指令，可以實現：

1. 從運行的設計中讀取32位的用戶ID；

2. 從 JTAG 接口輸入控制 LED燈顯示的字符串；

3. 從 JTAG 口向 BRAM 寫入32位數據；

4. 從 BRAM 讀出32位數據；

5. 向 BRAM 中一次寫入1024 bits（可用于 EDK 設計中 bootloader 的修改，升級等）。

指令定義：

該設計的 shift register 定位為33位。其中第32位（從0開始計數）用于區分JTAG發送的是指令還是數據。Bit[32] 為1，則送入的為指令；Bit[32]為0，則送入的為指令對應的數據。其他的 JTAG 寄存器均為 32 位。

33'h100000241 用戶ID讀取；

33'h100000242 LED 燈顯示控制；

33'h100000243?向 BRAM 寫入32位數據；

33'h100000244?從 BRAM 讀取32位數據；

33'h100000245 向 BRAM 寫入1024位數據。

設計運行實現：

SVF文件可以以可讀形式清楚的描述、記錄 JTAG 鏈的動作，并可以在 ISE/iMPACT或Vivado/HW Manager 中直接執行。本設計使用 SVF 來實現以下功能：

1. 發送 USER1指令‘02’，來選擇和使能用戶自定義的 JTAG 鏈；

2. 發送指令‘100000241’ 讀取用戶定義ID；

3. 發送指令‘100000242’獲取一個二進制碼，并送入7位 LED 燈顯示；

4. 使用指令‘100000243’向BRAM中每次寫入一個32位數據；然后使用指令‘100000244’將寫入的數據逐個讀出來。

5. 使用指令‘100000245’向 BRAM 寫入1024位數據；如果需要寫入的數據大于1024，則多次執行該指令即可。

審核編輯：何安