周清文，殳国华，黄冠

(上海交通大学 电子信息与电气工程学院，上海 200240)

0 引 言

目前，可编程器件(如CPLD、FPGA)由于其高性能及灵活可配置性，得到广泛的应用。开发人员在对其开发时，都需要专用的有线下载器对其进行配置，或者需要在器件周围设计专门的配置电路，这在一定程度上增加了设计的难度与成本。可编程器件都具有在系统可编程性，并且兼容边界扫描功能(JTAG)[1]1，这使得使用微控制器更新、修改器件配置极为方便。本文针对Xilinx公司可编程逻辑器件FPGA芯片，基于蓝牙通信并利用ARM处理器，设计了一种实现无线配置FPGA的下载器。

1 JTAG原理

1.1 JTAG概要及时序

JTAG(Joint Test Action Group,联合测试工作组)，是一种国际标准测试协议(IEEE 1149.1兼容)，主要用于芯片(主要是复杂的集成芯片，如微处理器、DSP、FPGA和CPLD)内部测试。其基本原理是在器件内部定义一个TAP(Test Access Port，测试访问口)通过专用的JTAG测试工具对内部节点进行测试[2]。在芯片正常工作时，边界扫描单元对于芯片内部电路是“透明”的，所以不会影响芯片电路的正常工作与信号传输。

IEEE 1149.1 标准规定了一个四线串行接口(第五条线是可选的)：

TCK：边界扫描逻辑测试时钟；

TMS：测试模式选择，用于驱动TAP控制器的状态；

TDI：测试数据输入，数据在TCK上升沿采样进入器件寄存器；

TDO：测试数据输出，串行数据在TCK的下降沿从移位寄存器输出；

TRST：测试重置，为可选输入信号。

在时钟TCK的驱动下，测试模式TMS信号控制TAP状态机的状态，在不同的状态下，TDI提供串行数据输入，TDO为数据输出提供通道。如图1所示，JTAG所有的操作都同步于时钟信号TCK，在时钟上升沿，采样信号TMS和TDI，在时钟下降沿，输出测试信号TDO。……