INTEL (Altera) USB Byte Blaster на STM32
Зачастую если в устройстве есть программируемая логика, присутствует и процессор/микроконтроллер.
В какой-то момент мне надоело разводить на платах разъем JTAG, он занимает много места на плате и по сути нужен только для разработки. В конечном устройстве он вообще без надобности.
Очень часто для проверки правильности реализации Verilog кода или вообще «посмотреть как сигнальчики бегают» я использую SignalTap II Logic Analyzer, штука удобная и наглядная, я думаю многие сразу узнают по изображению:
Но как же отлаживать само устройство и в частности программируемую логику без JTAG?
Я уж молчу о записи прошивок в CPLD на этапе производства.
А у нас есть микроконтроллер.
Возьмем к примеру микроконтроллер STM32F103RCT6 и реализуем в нем USB Byte Blaster. И возьмем CPLD EPM3064.
Разумеется я имею ввиду что микроконтроллер уже подключен к соответствующим выводам программируемой логики, например вот так:
USB Устройство начинается с дескриптора, опишем его:
Далее нам нужно прописать саму «начинку» Byte Blaster’a:
И в финале добавим обработчик в нашу программу. Можно это сделать конечно и в таймере, но для наглядности я добавил функцию обработки в main() в бесконечном цикле.
Собираем всё вместе и компилируем и прошиваем, используя вот такой игровой набор:
И подключаем наше устройство к USB.
И это же конечно ничего не значит. Потому что установка происходит только на основании дескриптора устройства, теперь проверим действительно ли это у нас «настоящий» Byte Blaster.
И запускаем JTAG Chain Debugger:
Работает. Можем писать CPLD прям на борту нашего устройства.
К слову сказать если подключить эту реализацию к FPGA, будет доступна запись в FPGA и SignalTap II. У меня всё.
Спасибо за внимание! Успехов в делах и отличного настроения!
Terasic USB Blaster revB Manual
From Terasic Wiki
Contents
Introduction
The main function of the Terasic USB Blaster Download Cable (UBT) is to allow users to download configuration data to the system during prototype development, or to program data into the system during production. The UBT connects the Host and the FPGA on the user’s board through the USB Port and 10-Pin cable. At the same time, it can support several target board voltage standards, allowing UBT to be widely used in various FPGA boards.
Supported Devices and Host System
The Intel FPGA , Serial configuration device and host systems that UBT supported are list in Table 1-1, Table 1-2 and Table 1-3
| FPGA Serie | Deivce |
|---|---|
| Stratix Series | Stratix 10, Stratix V, Stratix IV, Stratix III, Stratix II GX and Stratix GX |
| Arria Series | Arria 10, Arria V, Arria II, Arria GX |
| Cyclone Series | Cyclone 10,Cyclone V, Cyclone IV, Cyclone III, Cyclone II, Cyclone |
| MAX series | MAX10,MAX V, MAXII , MAX3000, MAX7000 and MAX9000 |
| Other | FLEX10K, ACEX1K, APEX 20K |
| FPGA Serie |
|---|
| EPCS devices |
| EPCQ devices |
| EPCQ-L devices |
Operating Conditions
UBT can support several voltage standard of the target board. Table 1-4 shows the supported voltage. Users need to pay attention to whether the JTAG voltage standard of the target board is within the range of Table 1-4.
| Support Target board supply voltage |
|---|
| 1.2V (*1) |
| 1.5V (*1) |
| 1.8V (*1) |
| 2.5V |
| 3.3V |
(*1) Only Rev .B can support .
Pin define
The following picture and table list the pins of the Terasic Download Cable female plug and describes their functions in the JTAG and passive serial modes.
| Pin Number | Pin Define | JTAG Mode Descriptions | PS Mode Descriptions |
|---|---|---|---|
| 1 | TRGTCK | Clock signal | Clock signal |
| 2 | GND | Signal ground | Signal ground |
| 3 | TRGTDO | Data from | Configuration done |
| 4 | TRGVCC | Target power supplied by the device board | Target power supplied by the device board |
| 5 | TRGTMS | JTAG state machine control. | Configuration control. |
| 6 | TRGNCE | — | — |
| 7 | TRGNST | — | Active serial data out |
| 8 | TRGNCSO | — | Serial configuration device chip select |
| 9 | TRGASDO | Data to device. | Active serial data in |
| 10 | GND | Signal ground. | Signal ground |
Dimension of the Terasic USB Download Cable
Using the Terasic USB Download Cable
To start using the Intel FPGA Download Cable, user need to install the drivers on your system and set up the hardware in the Intel Quartus® Prime software.
To program or configure the device, connect the host system to the device board using the Terasic Download Cable and initiate the programming or configuration using the Intel Quartus Prime Programmer. You can also use the cable with the Intel Quartus Prime Signal Tap Logic Analyzer for logic analysis.
- Install the Driver for windows
- Install the driver for Linux
USB Blaster Self Test
This section describes users how to test whether the on-board USB blaster or USB blaster cable is properly installed and operated
- Power on the FPGA board and connect USB blaster port or USB blaster cable to PC.
Check if the Universal Serial Bus controllers in the Windows Device Manager has an Altera USB Blaster.
If yes, users can use Quartus programmer and download FPGA code.
If Altera USB Blaster isn’t showed in Universal Serial Bus controllers, please check whether the Other devices has Unknown device.
If yes, please install the USB blaster driver refer to this link:Altera USB Blaster Driver Installation Instructions
.
i.Make sure the board power is on and the port on board which connected to PC is USB blaster port. ii.If step i is OK: a.Test with another PC to see if the OS can detect unknown device. b.Test with another usb blaster cable. 
c.If still with the same problem, please contact our technical support team via support@terasic.com and provide below information:
- PC OS version: Win10-32bit or Win7-64bit or Linux-64bit.
- Whether you tested follow the above processes.
- The Quartus version you installed: Q16.1 or others.
1. Q：What is the difference between UBT and AUB2?
A: The main difference is the JTAG circuit, the UBT(USB Blaster Download Cable) supports USB Blaster I circuit and JTAG Voltage: 2.5V
3.3V. The AUB2 (USB-Blaster II Download Cable) supports USB Blaster II circuit and JTAG Voltage: 5.0-V TTL, 3.3-V LVTTL/LVCMOS ,Single-ended I/O standards from 1.5 V to 3.3 V.
Customers can refer to Intel Cyclone 10 LP device handbook: https://www.intel.com/content/www/us/en/programmable/documentation/sxm1481253171919.html?wapkw=cyclone+10+lp+handbook and check your board JTAG voltage to see which cable is compatible with their board.
2. Q: What is the TCK Clock Frequency for UBT and AUB2 respectively?
A: The USB Blaster Cable works with the Jtag clock 6M, while the USB Blaster II Cable works at 24M.
3. Q: What is the difference between the UBT and Altera USB Blaster Download Cable (UBA)?
A: The main difference is the JTAG circuit, Terasic UBT supports JTAG voltage 2.5v
3.3V, the Altera USB Blaster supports 1.8V
3.3V, they are compatible with other features.
Please note that UBT can’t detect the JTAG chain on the Intel Arria 10 GX FPGA Development Kit.
4. Q: What is the operating temperature specification of the UBT?
A:The UBT is designed to operate in the commercial temperature range (0 to 85C).
5.Q: Will USB-Blaster work under Windows 10 64-bit?
A: Yes, the USB-Blaster work under Windows 10 64-bit. And you can use either of the Quartus software version later than 10.1 to work with the Windows 10 64-bit.
6. Q: When I used the UBT to download the .pof file to the MA10 device (for self-designed board), it failed and reported the following errors, why did this happen? 
A:It may be caused by the MAX10 device. Customer can try to download the .sof file to the MAX 10 device first, then download the pof file into the device with the board keeping powering on.
7.Q: How long is the UBT?
A: It is about two meters.
8. Q: I can the UBT to download the .pof file to his own board under Quartus II 11.0SP1 successfully，however, when he checked the Verify tab, it failed to download and reported that «verification failed for device number 1» ,how should I solve the problem?
A: You can try the following approaches to solve this problem:
1. Uninstall the current usb blaster driver, then try to update the driver to the higher version, such as usb blaster driver for 17.1 or later version.
2. If it is impossible to update the usb blaster driver ,we recommend you to modify the JTAG circuit on your board, and adjust the pull-up resistor of TCK TMS to modify jtag timing.
USB-Blaster
Здесь уже начали разбирать ПЛИС, так что принимайте мой вклад.
Простенькую платку уже описали, я расскажу про программатор.
Есть 2 способа программирование этих ПЛИС (точнее оно называется конфигурирование) – через ByteBlaster или USB-Blaster.
ByteBlaster (5 проводков которыми AVR шьется) очень простой, но он подключается через LPT порт, вот информация по нему http://marsohod.org/index.php/howtostart/programmer. USB-Blaster будет интересней, но информации по нему очень мало, а готовые дороги.
После долгих поисков я таки нашел подходящую реализацию. http://sa89a.net/mp.cgi/ele/ub.htm статья японского автора, конструкцию которого я повторил.
USB-Blaster
(картинка не влезла по ширине, кликните и все увидите)
Все основано на PIC18F2550 (недавно автор создал еще одну версию программатора основанную на PIC18F14k50, можете попробовать собрать его). На схеме ничего сложного нет. СМД компоненты типоразмера 1206. На выходе стоят резисторные делители для согласования уровней до 3.3 В, конечно лучше поставить микросхему, к примеру SN74LVC2T45.
Программатор для PIC
С ПИКами я раньше не возился, и у меня возникли проблемы при прошивке контроллера. Здесь надо высоковольтный программатор. После долгих поисков подходящего простого и работающего программатора я где-то наткнулся на такое чудо 
Транзистор любой n-p-n, у меня кт315.
Прошиваться через WinPic800 с немного измененными настройками одного программатора 
Как программой пользоваться разберетесь, а вот про программатор расскажу.
МК прошивается уже в устройстве. К пятачкам на плате подпаиваем выводы программатора. 
Еще надо блок питания на 12 В, я подключался к компьютерному, куда плюс питания на схеме видно, главное про землю не забыть. Во время прошивки будет питаться от USB.
Установка драйвера
После прошивки отпаиваем лишние провода, подключаем наш USB-Blaster. Компьютер находит новое устройство и просит драйвер. Установка немного отличается от традиционной, но ничего сложного нет. Немного забыл, для программирования ПЛИС надо установить IDE, у Альтеры это Quartus II. Заходите на https://www.altera.com/download/dnl-index.jsp вам нужно Quartus II Web Edition (он бесплатен). За новыми версиями гнаться не стоит, они больше весят и мало чем отличаются (у меня 8 версия), а в 10 нет симуляции и поддержку старых чипов отключили. Про Квартус писать не буду, это сделали уже за меня http://marsohod.org/index.php/aquartus2.
После установки Квартуса можно приступать к установке драйверов (они в папке с программой).
Так об этом написано на сайте Альтеры
Driver Installation
1. Plug the USB-Blaster download cable into the PC. The Found New Hardware Wizard appears.
2. If you are prompted to answer a question about Windows XP Update, choose No, not this time and click Next.
3. Select Install from a list or specific location (Advanced) and click Next.
4. Select Don’t search. I will choose the driver to install and click Next.
5. If you are prompted to Select a hardware type, keep the default selection Show All Devices, and click Next.
6. Select Altera USB-Blaster from the wizard list of hardware devices, then click Have Disk… If the device is not available in the list, click Have Disk… without selecting any device from the wizard list.
7. Click Browse… and browse to the \drivers\usb-blaster directory.
8. Choose the appropriate location or file using the following steps:
o All versions of Quartus II software (except versions 6.1 to 7.2):
1. Select the file usbblst.inf.
2. Click Open.
o Quartus II software versions 6.1 to 7.2:
1. Browse to the \x32 directory (Windows 2000/XP standard 32-bit) or \x64 directory (Windows XP 64-bit).
2. Click Open. The wizard automatically chooses the required file.
9. If the hardware Altera USB-Blaster appears in the Model list, select the device.
10. Click Next in the wizard.
11. Click Continue Anyway in the warning dialog box.
12. Click Finish.
13. To complete your installation, set up programming hardware in the Quartus II software
По-русски это выглядит так:
Нет, не в этот раз -> Установка из указанного места -> Не выполнять поиск. Я сам выберу нужный драйвер -> (выбираете “Altera USB-Blaster”) Установить с диска -> Обзор (выбираете \drivers\usb-blaster в папке с установленным Квартусом) -> Готово.
На программаторе должен засветиться светодиод.
Прошивка контроллера, печатная плата и схема
USB-Blaster.rar
Ждите описание того для чего он вам надо :)
UPD, некоторые неучтенные моменты
Здесь выведено питание на JTAG разъем, мне показалось удобным питать отладочную плату от программатора через USB — я так и сделал. В других программаторах на пин питания в разъеме подключено питание выходного каскада буфера (которого здесь нет) для привидения уровня сигналов JTAG к уровням на плате а плата питается отдельно. Стоит добавить джампер для отключения питания через JTAG.
Когда я пытался прошить еще один программатор, ПИК не хотел прошиваться, доходило до 15-20% и все. После увеличения питания высоковольтной части (на схеме 12В) до 12.5-13В все прошло гладко и без запинок.
