IIC加载以及存在的问题---lattice XO3

XO2/XO3系列使用IIC进行在线升级的时候使用的I2C Embedded（在diamond软件安装目录下可以找到在线升级的C代码，<install_path>\embedded_source\i2cembedded\src\i2cem），IIC总线的信号是漏极开路的，所以默认情况下是，信号线是低电平，需要加上啦电阻，使其默认是高电平。IIC总线上建议不要挂太多的器件，建议只挂我们一个CPLD，因为信号质量无法保证。为了能够使用IIC总线进行在线加载（program），I2C_PORT必须要设置为ENABLE，特别是使用2B线，用PC烧写的时候（默认是diable，3.2以前的版本是直接软件里面改为ENABLE就可以了，但是3.2以后的版本设置相对复杂点），在diamond3.2及以前版本中设置，如下截图。

diamond3.2以后的版本如何使能I2C_PORT，先看看用上述操作的结果，如下图，报错了，呵呵

那么我们要加入EFB模块，而且wb_clk_i的频率要>=3MHZ，而且还有把sda scl引到顶层。调用EFB，Primary Configuration和User Flash Memory一定都要选上，如下图

代码中例化如下

/*******************************************************************

*******************************************************************/

module       control(

inout       wire            scl,

inout       wire            sda

);

 

wire osc_clk;

defparam OSCH_inst.NOM_FREQ = "7.00";

 

OSCH OSCH_inst( .STDBY(1'b0),  // 0=Enabled, 1=Disabled

.OSC (osc_clk),

.SEDSTDBY()

   );

 

 

efb    efb_inst(.wb_clk_i( osc_clk),

.i2c1_scl( scl ), //要把IIC的脚接到顶层

.i2c1_sda( sda )

/* .wb_rst_i( ),

.wb_cyc_i( ),

.wb_stb_i( ),

.wb_we_i( ),

.wb_adr_i( ),

.wb_dat_i( ),

.wb_dat_o( ),

.wb_ack_o( ),

.i2c1_irqo( ),

.wbc_ufm_irq( )*/

);

endmodule

/*******************************************************************

*******************************************************************/

不选Primary Configuration，IIC脚根本就无法访问，也就无法使能，同时MAP的时候也会报上诉错误，如下图没有i2c1_sda  i2c1_scl

不选User Flash Memory，wb_clk_i无法给入，同时MAP的时候也会报上诉错误，如下图没有i2c1_sda  i2c1_scl

1.跑一遍产生.JED

 

2按照ProgrammingToolsUserGuide38第128页，继续往下跑，设置流程截图如下

随便解释一下.iea是指令  .ied是数据，给出的参考嵌入式代码不是lattice自己人写的，是lattice找人开发的，所以有BUG的话是没办法解决的，只能避开。所以建议客户不要用传.iea  .ied的参考代码。客户自己写C代码，只传要加载的数据，这样出了问题客户自己可控，就不用找我们麻烦。

在安装目录C:\lscc\diamond\3.8_x64\embedded_source\i2cembedded\src下，有两份IIC加载的C代码,这个是客户根据需求选择的

调试过程

感觉XO3LF空白芯片（擦除后和买回来没试用过的芯片）没法在线加载，调了好几天没有几把用，XO2我之前在另外一个部门调试是OK的。调试的思路和过程如下

 

首先检查客户的硬件PROGRAMN和SN管脚都是已经拉高了，这个是因为加载时有优先级的，而且空白芯片SPI IIC JTAG使能都是打开的，假如那两个脚没有拉高进入他们的加载状态，IIC优先级比较低级无法进入IIC在线升级的状态了，优先级JTAG>SPI>IIC。

 

 

 

然后测试了以下几种情况

1.例化EFB，把IIC脚拉到顶层，通过jtag方式烧写到芯片，然后用CPU对CPLD

进行在线升级是可以的，具体操作流程如下

/**********************用JTAG烧写的代码***************/

module       control(

inout       wire            scl,

inout       wire            sda

);

 

wire osc_clk;

defparam OSCH_inst.NOM_FREQ = "7.00";

 

OSCH OSCH_inst( .STDBY(1'b0),  // 0=Enabled, 1=Disabled

.OSC (osc_clk),

.SEDSTDBY()

   );

 

 

efb    efb_inst(.wb_clk_i( osc_clk),

.i2c1_scl( scl ),

.i2c1_sda( sda )

);

endmodule

/**********************用JTAG烧写的代码***************/

烧写完毕之后，用CPU对CPLD进行在线升级是没有问题的，作为对比我读取了Feature Rows的值

 

首先先把芯片jed读回来

然后在用软件读取读回来的JED的feature rows的值，操作如下

跳出来一个界面，操作如下

 

读回来的信息如下

 

default是默认值，IIC_PORT默认值是打开的（Enable）,也就是说FILE_VALUE=0，说明是打开的，当擦除之后FILE_VALUE的所有值应该与default所有值相同。

/**********************用JTAG烧写的代码***************/

module       control(

output       wire            led

);

 

assign led=1;

endmodule

/**********************用JTAG烧写的代码***************/

 

烧写流程如上，现仅将回来的feature rows的值作为对比，如下图

 

发现读回来的值是不一样的file value=1,这个应该是关掉了IIC_PORT，但是默认的情况不是打开的吗？是什么操作是它被关掉的呢？然后查了手册，手册写的默认值如下图，感觉好奇葩file value=1不是关掉IIC_PORT吗？怎么手册给出来的值是file value=1，HW DEFAULT中确是ENBALE？

疑问自答：1.读回来的file value=1是关掉IIC_PORT的意思，芯片默认确实是打开的，但是软件默认是关闭的IIC_PORT，而且又下载了一段不加EFB去打开IIC_PORT的代码，所以IIC_PORT自然而然就关掉了，所有IIC无法在线升级就可以理解了，因为IIC_PORT被关掉了啊。

2.写文档的人瞎搞，截出来的图不是空白芯片的值，只是一个feature rows的例子而已。

 

 

 

 

3.尝试了用jtag对芯片进行擦除操作，再进行在线加载，发现也是无法在线加载的,表现为没有发响应，iic没有通信上（手册上说这种方式可以实现在线升级的，草）。操作流程如下：

 

擦除之后用jtag回读回来的feature rows的值如下

 

 

通过对比可以发现，FILE Value=0的时候且在有程序的前提下，是可以实现在线加载的。但是这个官网数据手册说的不一致，数据手册说空白芯片和擦除的情况下是可以进行在线加载的。所以得继续查问题______————————________

 

经过对比调试发现，有程序在芯片时，program=1（diable）,IIC_PORT=0(enable);空白芯片时program=0（enable）, IIC_PORT=0(enable)，如下图。

 

所以尝试测试在有程序的情况下，把Program改为enable,假如修改为把Program改为enable之后，无法实现在线升级了，那么问题就明了了，下图是如何把Program改为enable。

 

修改了之后发现确实无法升级了，那么是不是可以说明是Program为enable使得无法进行在线升级呢？为了确保万无一失，我们再进行一个测试。在芯片没有程序的情况下，将Program改为disable。这个怎么改呢？有点学问。首先你不能烧程序进去，因为烧了程序进去就不是空白芯片了，其次你还要修改program的值，而且只改一位。不幸中的万幸，软件可以进行只加载Feature row,也就是说我可以通过通过软件生成带程序的而且program为disable的JED，然后加载JED的时候只进行feature row的加载，不加载用户逻辑。操作如下

操作完上述过程相当于空白芯片，Program改为disable，嵌入式系统那边跑起来，惊奇发现测试灯亮了，亮了（用于测试升级的代码），妈呀成功了。

 

以上说明什么问题，lattice给的升级参考嵌入式代码有问题，有BUG。为什么这样说呢？因为我们用2B线测试过，不管在什么情况下，都是可以program的，说明不管Program是disabe还是enable,不管是不是空白芯片，都是可以program的。唯一的不同就是一个通过C代码配合CPU去program，一个是通过线去加载，硬件完全一样。

 

 

通过上述可以明显知道是lattice提供的C代码有bug,那么在线升级的时候怎么解决呢？做了上面的测试，思路很明显出来了。生成两份.ied .iea,第一份做事情是将空白芯片的Program改为disable，第二份做的事情是加载用户逻辑，当然客户嵌入式那边也要做两份Makefile。为了修复这个BUG，如下做出详细操作流程。

 

生成第一份.ied .iea，目的Program改为disable

 

做好下图设置之后先生成.jed

 

 

下面这一步非常重要，一定要选对，选只加载feature的值，这就相当于只把program改为diable而不加载用户程序，然后狂点next就可以生成了。

 

生成第二份.ied .iea，目的是生成加载的用户程序，流程在最开始就说了，不再累赘。

 

用两份IED IEA，可以实现空白芯片的加载，但是在客户多次尝试之后发现新的问题：芯片里面有程序的时候，用用两份IED IEA是无法在线加载的！！！！！！！现在出现了两种情况：有程序的时候，只能用有用户数据的IEA IED去升级，没有程序的时候需要用两份IEA IED去升级。叫客户将就着用，但是客户死活不肯。接下来的解决思路：通过CPU发读Read FEABITs (0xFB)指令，把PROGRAMN的值读回来，当PROGRAMN=1，说明是有程序（有feature row）在芯片的，这时候让CPU去加载两份IEA IED；当PROGRAMN=0，说明是没有程序（擦除过或者是出厂的空白芯片）在芯片的，这时候让CPU只加载一份包含用户逻辑数据的IEA IED。这个方法就需要用户去写C，试了好几天大华也没写出来。另辟蹊径，看了各种手册，发现有程序（有feature row）的时候，写两份IEA IED无法实现在线加载，原因是加载第一份的时候feature row已经被写过一次，在不擦除去情况下，再去写feature row就会导致芯片hold死，从而导致芯片升级不成功。那么解决思路就出来，无论哪种情况，都用两份IEA IED实现在线加载，但是在加载第一份IEA IED（仅仅包含feature row的值）之前，先erase一次feature row，问题就可以解决了。但是问题又来了，erase feature row怎么操作呢？是否有这个指令让cpu指erase feature row。幸运的是，在文档中给出了这个指令。

仔细想想这个方法还是不够简洁，既然可以通过cpu去发erase feature row，那么软件生成的时候应该也有对应的选型，然后在软件中找到对应的，感觉像自己想要的选型，进行尝试。非常有意思，一把就试成功，不管有没有程序，不管是否断电，在生成第一份IEA IED的时候，选择I2C Erase Program Verify Feature一切搞定（因为这个选项包含erase feature row），选项如下截图。

总结IIC升级步骤：

（1）调用EFB将IIC_PORT口打开

（2）生成第一份IEA IED,目的disable programn，而且应该选择I2C Erase Program Verify Feature（这选项会更新Feature Row的值的），仅仅更新Feature Row

（3）生成第二份IEA IED,目的生成用户数据，而且应该选择I2C Erase,Program,Verify（这选项是不会更新Feature Row的值的），仅仅更新用户逻辑

 

 

 

结束语：干这行的，一定要有怀疑的精神，怀疑的不仅仅是客户芯片厂家也是完全可能出现问题的，厂家的bug也是正常的，厂家没有BUG，FAE就没有存在的意义了。上述发现的BUG不是芯片本身的bug，是提供的参考C代码的bug.