なひたふJTAG日記

MITOUJTAGがi.MX25のバウンダリスキャンに成功しました。

i.MX25というのは、FreescaleのSoCで、ARM9を中心にいろいろなペリフェラルを内蔵した複合的なICです。

ARM社はコアの設計情報を提供するだけなので、SoCに組み込んだ場合にI/Oをどのようにバウンダリスキャンするかというのは、コアの外側を作るベンダーに任されることになります。ARMコアにはバウンダリスキャンでI/O端子を見たり操作したりする機能はないので、外側を作るベンダーがバウンダリスキャンの機能を入れるかどうかで、対応できるかどうかが決まるというわけです。

しかし、ARMのコア自体もJTAGのパスが通っているので、実際にはどのような構成になるかというと、デバッグ関係のモジュールが直列につながっている構成になるようです。

バウンダリスキャンができるようにしてみると・・

i.MX25くらいの複雑なデバイスになると、中にいろいろなモジュールが入っています。なんと、１つのパッケージ内に４つのJTAGデバイスが直列に入っているようです！

最初のがバウンダリスキャン用のモジュールで、次のDAPというのはよくわからない。ETMはトレースらしい、そして最後にARM9のコアです。
DAPやETM、ARM9についてはBSDLファイルがないので、推測しながら、BYPASSとIDCODEだけをサポートしたものを作りました。

そうしたら、このように最初のモジュールに対してバウンダリスキャンができ、i.MX25のI/O端子を見たり操作したりすることができるようになったというわけです。

MITOUJTAGでは、端子の動作を波形で見ることもできます。

そして、最後に基板検査機能を走らせてみました。

MITOUJTAGでは、基板上にJTAGデバイスが１個しかなくても単体でオープン/ショートが検査できます。

単純なオープン/ショートテストであれば、設定ファイルを作る必要はありません。デバイスのI/Oが、浮いているか、どこかにプルアップ/プルダウンされているか、またはどこかの出力ピンとショートしているかが自動的に調べられます。デバイス単体であっても、とてもとても手軽に検査ができてしまいます。
このへんが、従来のJTAGバウンダリスキャン・テストツールとの違いだと思います。

ということで、iMX25はMITOUJTAGに対応しているといえるでしょう。

Spartan-6のPCI Express内蔵EndPoint Block（以下、ハードマクロ）を使って作るデザインで、メモリライト時のフローコントロールの機能を作っています。

ハードマクロは受信したデータがあるとtrn_rsof_nをLにアサートして最初のDWを出力します。これに対してラッパがtrn_rsof_nをLにすれば続きのデータが出力されてくるのですが、ハードマクロのtrn_rdst_nという信号をHにするとWAITをかけることができます。

こうすると、ハードマクロ（とセットになったBlockRAM）の中に受信パケットがどんどんたまっていくようになるので、ユーザ回路に対する出力をWAITすることができます。なお、PCI Expressの仕様上のフローコントロールはハードマクロでやってくれているので、ラッパがWAITをかけた場合でも実際には受信は行われていると思われます。そして、BlockRAMがいっぱいになると、PCIeの仕様上のフローコントロールが効いて、データの送出がとまるのでしょう。

実際にやってみました。
まずは、通常時のWAITなしの波形です。

SOF→EOF・・SOF→EOFの繰り返しが見えています。
パケットの継ぎ目を拡大するとこのようになっています。

フローコントロールを効かせた場合はこうなります。
SOFがアサートされたフレームが伸びるのがややこしいですが、最初の1DWだけ出て後続のDWの出力が待たされています。

つなぎ目の部分を拡大すると、こんな感じです。

trn_rdst_rdy_nというのは、ハードマクロから見たユーザ回路（つまりラッパ）の準備ができていないことを示す信号です。これがあがっていると、ハードマクロは次のデータを送ってこれなくなります。

このようにtrn_rdst_rdy_nを制御するのですが、trn_rdst_rdy_nの遷移するタイミングはハードマクロの動作する62.5MHzに同期していなければなりません。また、パケットを受信している期間を避けなければなりません。パケットの受信期間中にtrn_rdst_rdy_nをアサートすると、いろいろあってブルー画面に至り、危険です。

書き込みに時間がかかるメモリへのインタフェースなどができるようになります。

永い間更新していなかったEXPARTAN-6Tのデータの更新を行いました。
ダウンロードページは下記のURLにあります。
http://www.tokudenkairo.co.jp/exp6t/download.html

コアとサンプルデザインのバージョンは0.8.2になりました。

今回の更新点を要約すると、
★リセットが強化されて、安定してリセットがかかるようになりました。
★DDR2メモリをターゲットにDMA転送できるようになりました。
★いままでいろいろなお客様から依頼されて作ってきた機能を正式リリースします

具体的には、更新した点は以下のとおりです。

●PCIeコア (特電ラッパ pciecore_sp6lxt.ngc)
・拡張ROM空間が使えるようにした。
・DeviceDNA関係の信号をコアの外に引き出した
・リセット時にすべて(?)の内部レジスタが初期化されるようにした

●サンプルデザイン (main.vhd)
・DDRメモリを使うかどうかを、main.vhdの先頭にあるGeneric文USE_DDR2で設定できるようにした。
・コアのキーコードを、main.vhdの先頭にあるGeneric文USE_DDR2で設定できるようにした。
・従来のデザインにあったcustomize_cとkeycode_cを削除
・拡張ROM空間を実装（OS起動前にBIOSで動くプログラムが埋め込めます）

●DMAコントローラ (dmaint_user.ngc)
・いろいろ

●回路図
・RevCの回路図に更新
・SPI ROMのあたりが修正されている。PROG端子用にリセットICが追加されている。

特電PCIeコア(pciecore_sp6lxt.ngc)とDMAコントローラ(dmaint_user.ngc)は、入出力端子が増減しているので、上位のVHDLファイルを必ず最新のものに置き換えてください。そうしないと、論理合成がうまくいきません。

これから１週間ほど、EXPARTAN-6Tのバージョンアップを行います。

次のバージョンアップは明日か、明後日に行います。
内容は、
・複数のリクエストを短い時間に連続して受けたときに、取りこぼさずに処理できるようにする
・スキャッタギャザーDMAへの対応
・DDR2メモリコントローラのMCB化
を考えています。

これから１週間くらいの間は、EXPARTAN-6Tのデザインを集中的に強化します。

Arduino互換のRXマイコンボード「RXduinoボード」を開発しました。
MicroSDカードの動作確認もでき、すべての機能が満足に動くことを確かめました。

さて、問題なのはこのボードにつける良い名前が見つからないことです。
名前が決まればシルクで絵を入れたりもできるのですが、どうも、私にはネーミングのセンスがないので、うまく付けられません。

そこで、皆様から愛称を募集することにしました。

ボードのスペックとしては、
・CPU　･･･　RX62Nの100ピン。96MHz動作
・内蔵RAM　･･･　96kBytes
・内蔵ROM　･･･　512kBytes
・外付けROM　･･･　2MBytes
・内蔵A/Dコンバータ8ch、内蔵D/Aコンバータ1ch
・Micro SDカードソケット搭載
・イーサネット搭載 10/100BASE-T
・RTC(リアルタイムクロック)搭載
・USBファンクション機能 (バスパワーで動作可能）
・ACアダプタから給電可能
・スイッチング電源搭載（4.5～18V入力可能）
･アナログ電源分離可能
・LEDを4個搭載、プッシュスイッチ1個
・汎用I/Oが全部で53本
・Arduinoと形状互換。ピンコンパチで、シールドが使える。

このボードは9,800円で販売する予定です。
皆様のクリスマス＆正月休みに間に合うよう、12月中旬の発売を予定しています。

最もすばらしい名前を付けてくれた方には、豪華賞品として、本ボード（もちろん部品実装済み）を１枚差し上げます！
すばらしい名前だけど惜しくも採用されなかったという方には、生基板を1枚差し上げます！

応募して損することはありません。

応募の方法は、本ブログのコメント欄にお書きいただくか、JTAGひろばへご投稿ください。
どしどしご応募ください。

それでは、どうか良い愛称をお待ちしております。

今日は究極のRX62Nボードの新しいリビジョンの動作チェックを行いました。

新しい究極のRX62Nボードは、端子が金フラッシュ仕上げになっています。

主な変更点は以下のとおりです。
・基板裏面のシルクを充実させ、回路図をみなくてもどの端子が何の機能かが一目でわかるようにした。
・SDカードのCS端子を、I/OのP50からP60に変更した。
・I/OのP50番端子はピンヘッダから出力されるようにした
・SDカードの挿入検出スイッチをCPUのI/OポートのP73につないだ
・デバッグ用のUSBポートからバスパワーで給電できるようにした。（ジャンパで設定）
・リセットスイッチからの入力を、サブCPUの78Kマイコンを介さずに直接RXマイコンにつなげられるようにした。（ジャンパで設定）
・4つのネジ穴のすべてをGNDに接続した。

基板の裏面にはシルクでびっちりと説明が施されています。

このボードのSDRAM、USB-JTAG、USBホスト、USBファンクション、RTC、SDカード、イーサなどをテストし、問題がないことを確かめました。

ある方に作っていただいたU-BOOTで遊んでみたり。

といった具合です。
明日から販売を開始します。価格は改定される予定で、少し安くなります。

以下のような３種類のラインナップを予定しています。
・通常版①（USB-JTAG機能あり、サポートあり）・・・3万円台前半
・通常版②（USB-JTAG機能あり、サポートなし）・・・2万円台後半
・廉価版（USB-JTAG機能なし、サポートなし）・・・2万円台前半

通常版①と通常版②の違いは、特電からのサポートがあるかないかです。サポートがないと、各種ソースコードが提供されず、また、MITOUJTAGの特別版も付属しません。
通常版①は最初の１台、通常版②は2台目以降をご購入される方に適しています。

廉価版というのは、オンボードUSB-JTAGの機能を省いて低コスト化したものです。基板単体でのデバッグはできませんが、価格が安いため、量産機器に組み込んでたくさん使っていただくのに適しています。

最初のロットは量産のテストのため、若干の数量しか作っていませんので、お早めにご注文ください。

ご注文はオンラインショップからお願いします。
https://shop.tokudenkairo.co.jp/shopping/detail.php?shpdi=TKDNRX62NBRD

遅ればせながら、ET2011の出展レポートです。

2,3日目は大変好調で、お客様が途切れることなく訪れていました。
多くの方に「ブログ見てるよ」といっていただけるのが嬉しかったです。

今回の展示は、技術的に高いことを目指すのではなく、ご来場者の皆様に遊んでもらって楽しんでいただける展示を目指しました。

ブースの様子はこんな感じ。

奥に見えるのは、私、ではなくて等身大パネルです。

プラレールリモコンの動作を動画で紹介します。

MITOUJTAGも人気でした。
パネルの中にLED光センサアレイを埋め込んで、MITOUJTAGでスキャンして、その説明をパネルに書いておくということをしましたら、結構、みんな見てくれました。基板検査の件でお問い合わせくださる方も多かったです。FPGAや基板の開発エンジニアが基板の検査までできてしまうということで評価が高かったのでしょう。

実は、ET2011の特電ブースではアンケートを行っていて、お答えいただいた方の中から抽選で、EXPARTAN-6T、Spartan-6ボード、RXduinoボードが計4名様に当たることになっています。アンケートをお願いした方の総数が少ないので、かなり低い倍率で当たることになります。お楽しみに。

さてETでいろいろ開発が遅れてしまいました。本日、受託開発PCIe基板がひと段落したので、急ピッチでいろいろ進めなければなりません。当面の予定としては
・「Spartan-6のMCBを使いやすくする特電ラッパ」の開発
・EXPARTAN-6Tのコアのバージョンアップ
・究極のRX62Nボードの販売再開
・RXduinoボードの発売開始
・MITOUJTAGのバージョンアップ」

これからしばらく徹夜です。11月には新製品や新機能のリリースが目白押しです。

なひたふは、ET2011に出展しています！
場所はD-06の特殊電子回路ブースです。

今年の展示は、RXマイコンを使ってプラレールをリモコン操作しています。
のぞみ号と東海道線の２台がぐるぐる回っているので、ぶつからないようにリモコンで操作してください。
信号機があります。プラレールに磁石を取り付けて、リードスイッチで検出して、信号機を変えています。赤信号なら止まるということを心がければ、２台の電車はぶつからないでしょう。

「日本人なら国産マイコン」をテーマにして、RXマイコンのボード３種類と、MITOUJTAGと、FPGAボードの展示を行っています。

初日の夕方からZigBEEの調子が悪くなってきて、家に持ち帰って修理していました。XBEEモジュールにきちんとリセットを与えることと、リセット中はデータを送らないこと、データを送る頻度を下げること、の2つの修正を施したら調子がよくなってきました。本日（２日目）の朝９：４０ごろまで自宅で作業して、それからあわてて会場に向かっています。今、武蔵小杉です。
会場には１１時ごろ到着の予定です。きちんとワキワキ動くようになったリモコン・プラレールをお見せできるようになると思います。

ところで、展示会でありがちな光景として、ブースの人が一方的に「わが社の技術は世界一で云々・・・へっへっへ、どうですすごいでしょ（ドヤ顔）」にしゃべっていることって多いですよね。「へーそうですか」としか返事ができませんし、その後逃げるようにしてブースを離れてしまいます。これはもったいない。

だから、特電はローテクだけど皆様に楽しんでいただける展示を目指しました。こちらからは話しかけませんので、ゆっくりとごらんになってください。

今日はETフェスタもありますので、どうぞ楽しんでいってください。
今年も皆様に、電気のお酒「デンキブラン」をお配りしています。

おつまみのスペシャルメニューは、自家製の唐辛子とハバネロです。とても辛いのでご注意ください。汁が皮膚に付くと数時間は激痛が走るので、くれぐれもご注意ください。もちろん普通のお菓子も用意しておりますので、辛いのが苦手な方でも大丈夫です。

どうかプラレールの酔っ払い運転をしませぬよう

RXマイコンとZigBEEを使ってプラレールをリモコン操作することができました！！

ここ数日の成果です。

この写真の中には、なんと3台ものRX62Nマイコンが使われています。

1台目は私の手の中にあるコントローラです。RXduinoボードが使われていて、スライドボリュームの出力電圧を内蔵A/Dコンバータで読み取って、ZigBEEに投げています。

2台目は新幹線の屋根に乗っているRXduinoボードです。ZigBEEで受信した値を元にPWMでモータを動かしています。重量を軽くするためイーサや各種コネクタを外しています。

3台目は信号機のコントローラです。究極のRX62Nボードをつかって32個のI/Oをコントロールしています。

信号機にはリードスイッチがついていて、電車が通過すると非接触でそれを検知します。信号機コントローラは、いま電車が通過した信号とその手前の信号を赤にして、後方の信号を黄色や青に変えます。電車が走っていくと、信号の色が次々と変わるようになっています。

このような感じで、リモコンでプラレールを操縦しながら、信号を守りつつ走る、という遊びができます。坂道やカーブでは速度を上げ下げしながら走らせないと脱線することもあります。電車は2台走らせて、信号の活用を図りたいと考えています。

さて、RX62Nの最大の特徴はネットワーク対応です。この魔改造プラレールにはネットワークの要素がまだありません。ETまであと2日あるので、これから作ります。電車運行管理センターみたいなのを作って、信号の状態や、各電車の位置、各電車の出力などを管理させたいですね。

特殊電子回路のET2011ブースは、お客様に楽しんでいただける展示をしたいと思います。

プラレールののぞみN700系を改造中です。

先頭車両にPWM用のトランジスタをいれ、2両目の屋根にのせたRXマイコン(RXduinoボード)でコントロールしようとしています。

普通のプラレールは単2の電池で動かしますが、最近の新幹線は先頭が尖がっているので単2が入りません。そのため単3を使っています。特にN700は鋭いので単3の電池が斜めに入っています。
その電池ボックスの上にわずかな隙間があるので、そこにトランジスタを仕込みます。トランジスタのベースはフォトカプラで駆動して、モータ系とロジック系の完全な絶縁を行います。

PWMをかけてみても力強く動きません。電流を流す時間が最低でも6msくらいないと動かないようで、PWMの周波数はあまり早くできず、数十Hz程度となります。ピクンピクンと動いているのが見えてしまいます。デューティー比とモーターの出力は比例しません。
PWMを500Hzくらいにするとモーターから京急のような音が鳴ります。

このような感じですが、ゆっくりとした走り出しなど、速度の制御はできているようです。

次は無線で遠隔操作できるようにしてみることにします。

究極のRX62Nボードの次の版の実装が３枚だけ完了して業者さんから送られてきました。

コネクタなどの大きな部品がまだ乗っていないので、これらを実装してから動作確認となります。
次は端子が金フラッシュ仕上げになります。回路もいろいろとグレードアップしています。

TOKUDENの文字も金色になりました。

Arduino互換のRXマイコンボードが動きました！

部品実装後の姿はこんな感じです。

いかがでしょう？
Arduinoと比べると、CPUが格段に高速で、イーサネットまでオンボードで搭載されています。

手のひらよりも小さいサイズです。

もちろん、Arduinoとピン互換なので、Arduinoのシールドを搭載することもできます。
基板の裏にはMicroSDのコネクタも乗っているので、データロガーとして活用することもできると思います。

MD0を0にしてUSBを挿すと、USB Generic Boot Deviceとして認識されました。これはFDTで書き換えるときのものでしょう。
MD1=1、MD1=0にするとシングルチップモードで起動します。このモードでは特電JTAG-ICEも起動できて、プログラムのダウンロードと実行ができることも確認できました。

あとは、ソフト面の開発環境をどう充実させるかが鍵となりそうです。

Arduino互換のRXマイコンボードの基板ができあがってきました。
今月7日に出図して、今日、受け取れたのでかなりのスピードです。

今回のボードは12面付けで作っています。

表面はこんな感じ。

裏面はこんな感じです。

これから夜を徹して実装を行います。

何に使うかって？ もちろんプラレールに乗せるんですよ。

なんだか机の上がごちゃごちゃしてきました。

バイト君が、ZigBEE経由で遠隔操作できるようにしてくれました。
PWMをかけているので速度コントロールもできるそうです。

ZigBEEのモジュールば某マイコンボード経由でコントロールしていますが、明日、RXマイコンに置き換わる予定です。

ET2011用に等身大パネルというのをつくってみました。
これで会場にいなくても大丈夫！？

いえいえ、会期中はずっといます。

♪トミカ トミカ　プラレール！♪ってわけで会社でプラレールを買いました。

何をしようとしているかは、まだ秘密。お楽しみに。

ここ数日設計しているArduino互換RXマイコンボードですが、だいぶん完成に近づきました。
表面はこんな感じ。

裏面はこんな感じです。コネクタにシルクで説明をいれ、より使いやすくなったと思います。

リセット用のプッシュスイッチも用意しました。
あと、今後登場するであろう「RX63N」にもスムーズに対応できるように配慮が施されています。

RX62Nの100ピンは意外と良く出来た石で、PD0～PD7、PE0～PE7、PC0～PC7のバスが8bit×3種類とりだせるのです。

Arduino互換のRXマイコンボードを設計しています。

スペックは、
・RX62Nの100ピンを搭載
・Arduinoと同じ形状、ピン配置互換
・イーサネットコントローラ搭載
・DC5V入力
・USBファンクションのコネクタ
・JTAGコネクタ搭載
・たくさんのI/O
・基板上にLED4個、スイッチ1個
・オンボードでSPI ROM搭載
・Micro SD/MMCソケット
です。

裏面はこんな感じです。

パターンが引けることは確認できました。電源のコネクタは、DCジャックと、2ピンのピンヘッダ(型番未定)のどちらか一方を取り付けることができます。

MicroSDソケットは基板の裏面に付けました。

SPIをどこにつなぐかとか、まだ少し考えなければならないことは残っています。
明日の月曜日に基板出図して、来週中には２枚程度の実装まで完了させる予定です。

純正の普通のArduinoと比べるとCPUが圧倒的に高速です。浮動小数点を演算させると100倍高速です。イーサネットコントローラも搭載しているので、イーサネットシールドを用意する必要はありません。
プログラムはUSBやイーサネットを通じてダウンロードできるようにする予定です。
そして何よりCPUは日本製です。

販売価格は10,000円未満を予定しています。

MITOUJTAGの基板検査機能をさらに発展させようとしています。

組み込み学習評価キット（通称BLANCA）で、基板上のどことどこがつながっているかをマトリックス状に表示してみました。この基板には３個のデバイス（CPLD、FPGA、FPGA）があって、信号の出し側と受け側のデバイスごとに色を変えています。

信号名を並べ替えるとバスが整列するので、斜めの線が現れます。

本来ならば対角線に合わせて対称になるはずなのですが、そうなっていません。
これは、A→Bの接続が観測されたけど、B→Aは観測されない、という現象がおきていることを意味します。

例えば、USB_DP→USB_DISCONという信号は一方向だったり、SYS_NRST→LAN_TX_ENという信号も一方向だったりします。

原因として考えられる理由は、
・検査対称のピンが出力専用あるいは入力専用
・JTAGデバイスではないデバイスが接続されていて、リセット信号などを操作してしまっている
といったことが挙げられます。

この図でマウスカーソルを合わせると、その接続の詳細が見れます。

これで、基板の解析がさらに楽しくなりそうです。

別の基板（デバイス５個）を検査してみると、こんなふうに見えました。

これはやみつきになりそうです。

特殊電子回路はET2011に出展します。

出展内容は、
・RXマイコン関係いろいろ
・MITOUJTAGの新機能「基板検査」
・Spartan-6 FPGAでPCI ExpressやSATAを動かす
といった感じです。

場所は、会場のちょうど真ん中です。この場所が最後までぽっかり空いていました。

特電ブースの周囲はこんな感じです。

「日本人なら国産マイコンだろ！？」をテーマに、力強く訴えていきたいと思います。

MITOUJTAGの2.40からはJTAGバウンダリスキャンを使った基板検査ができるようになります。
先日の状態から比べてかなり進化しました。

今回もCQ出版の組み込み評価キット（BLANCA）を使って試してみます。
まず、MITOUJTAGを起動したら、[ツール→基板検査]を起動します。

すると、こういう画面が開きます。

BLANCAにはCPLD(XC95288XL)と、FPGA(XC3S400,XC3S1500)が乗っていて、相互に接続されています。MITOUJTAGを使うと、こういうデバイス間の接続を自動的に調べることができます。

ただし、普通に全ピン検査すると基板上のフラッシュROMが暴れてしまうので、検査中にフラッシュROMが暴れないように、ROMのCEやOEを'1'に固定することにします。

さあ、これでスタート！

あれよあれよという間に、基板上の接続を調べていってくれます。
あるピンから01010101というパターンを出して、他のピンからそのパターンが受け取れたら「接続されている」と判断するわけです。
そして、全部のピンをスキャンしたら、それを「参照データ」として登録することができます。

つまり、良品の基板で取ったデータをゴールデンデータとして用いて、他の基板を検査するときに比較することができるのです。

基板上のジャンパピンをショートさせてみると・・・

この信号の接続が「参照データと違うよ」と、赤く表示されました。

レポート画面には、どのように違うかも表示されるようになりました。

このような感じで、基板の接続や断線が発見できます。

JTAGはもともと基板検査のための記述でしたが、ここまで簡単に基板検査ができるツールは他にないでしょう。実行してみて楽める基板検査ツールは、世界広しといえども他にはありません。