Xilinx JTAG下载线

下载线一端以JTAG的方式和FPGA/PROM芯片相连，另一端则通过USB/并口和计算机相连，为设计人员提供了由PC机配置FPGA/PROM芯片数据链路。本节介绍目前常用的Xilin下载线，以及简易下载线的制作坊法。

1．Xilinx下载线介绍

根据下载线和PC机连接方式的不同，可以将其分为USB下载线和并口下载线两大类。USB下载线速度快，稳定度高，当然价格也比较昂贵，目前Xilinx公司提供的USB下载线的价格为149美元。 并口下载线根据下载速度的不同，可分为Parallel Cable IV（简称为PC4）和Parallel Cable III两类（简称为PC3）：其中PC4可适于Xilinx公司所有芯片，速度比PC3快8倍，价格大约为USB下载线的1/3；PC3采用简单的EPP模式，透过式实现，成本低廉，但下载速度缓慢，且不具备配置电压自适应的功能，已经不能用于Xilinx公司新型FPGA的开发，存在一定的应用局限性。

无论那种下载线，在FPGA端都具有标准的4根JTAG接口、电源管脚以及地（VCC、GND、TCK、TMS、TDI以及TDO），共6个信号端口，也被称为JTAG连接器。也有一种常见的10脚JTAG连接器，其中多了1个GND信号以及3根悬空信号（NC）。
在实际工程中，有一条性能稳定的下载线，不仅能避免配置错误（如利用PC3并口下载线配置Spartan-3E等最新系列芯片时会经常出现错误），还能提高配置的成功率和时间（在实际中，完整正确的配置电路也不能保证每次配置都成功）。下面对Xilinx各种下载线的特点和性能进行简要总结，如表5-3所列，供读者参考。

表5-3 Xilinx下载线性能的简要总结

2． PC3并行下载的电路原理图

首先对PC的打印机口进行简单介绍。PC机上的打印接口共有25根连线（一般也成为DB25），如图M所示。其中18-25都是地线，因此实际共有17根线，分成三类：8根数据线，可进行数据输出；5根状态线，输入；4根控制线，输出。这三组线分别由打印口的三个寄存控制器控制，即数据口，状态口，控制口，只要对这三个寄存器度或写，就可以输入或输出数据。并口下载线主要完成PC并口和FPGA芯片JTAG接口之间的数据适配。Xilinx公司PC3并口下载电缆的原理图是公开的，结构简单，成本简单，不超过10元，完全可以自己动手制作，在电子市场上则一般需要数十元。

下载电缆的接口电路比较简单，如图5-11所示，制作时间非常短，半天时间即可。接口电路只完成了电平转换，不涉及信号时序的改变。

 

图5-11 Xilinx下载线接口电路图

其中74HC125为Philips公司生产的4输入3态驱动器，用来增强信号强度；LED用来给出下载信息指示。详细的元件清单如表5-12所列。

 表5-12 并口下载线的元件清单

下载线的供电由电路板供电，即由JTAG连接器的VCC提供，因此和电路板的距离不能太长，一般为20厘米左右；和并口连接端可以适当延长，但也不应当超过1米，一般选择50厘米左右，否则容易发生下载错误。此外，肖特基二极管应选取低压降的管子，以保证下载线正常工作。