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C言語で書いたとおりにFPGAが動く！論理合成をせずにFPGAを動かす！ MITOUJTAG Pro版 製品情報
MITOUJTAG Pro版の機能 ● バウンダリスキャン可視化（端子の観察、端子の操作） ● アドバンスドJTAGファンクションジェネレータ ・ FPGAプロトタイピング （組み込み開発者向けの新機能） ・ 基板検査 （基板検査技術者向けの新機能）
MITOUJTAG Proをご利用いただくための構成 MITOUJTAG Proはソフトウェア製品です。本製品をご利用いただくには、操作対象のターゲットボードと、専用のJTAG接続ケーブル（Pocket JTAG Cable）と、Windows2000またはXPが動作するパソコンが必要です。 MITOUJTAG Proを使用する際の構成を次の図に示します。
MITOUJTAG Proを使うメリット一般に、新しい組み込み回路基板を開発する場合、回路の中心となるFPGAやCPU/ASICと、RAM/ROM/IOなどの周辺ICとの間の接続を確認したり、コネクタとの接続検査を行う作業を行うことになります。
この工程ではFPGAから様々な信号を出力し、周辺ICからの応答を見てFPGAの回路を正しい形に作り上げていくという地道な作業を行うことになります。FPGAの内部の回路は論理シミュレータで確認できますが、FPGA外との接続の検証は実機を用いてデバッグせざるを得ませんでした。
この工程は実機デバッグでの大部分を占めることになりますが、昨今のFPGAは論理合成に莫大な時間がかかり、数十分から数時間を要することも珍しくありません。このような長大な論理合成時間はエンジニアの思考を妨げてしまうため、従来の方法では効率のよいデバッグは難しかったのが実情です。 MITOUJTAG Proを使えば、簡単なスクリプトを用いてFPGAの端子を操作することができます。波形のパターンを変更するためにFPGAを論理合成する必要がないため、思いつくままにFPGAから波形を出力して手軽に試してみることができます。
また、従来FPGAの出力信号を自由自在に操作するには、VHDLやVeilogといったハードウェア記述言語(HDL)を覚える必要がありましたが、HDLを理解し記述できるハードウェアエンジニアの人材確保や教育時間は十分であるとはいえませんでした。 MITOUJTAG Proでは、難しいHDLではなく簡単なC言語を用いて回路基板上の波形を生成することができるため、専門の教育と訓練を受けたハードウェアエンジニアだけではなく、ソフトウェアエンジニアでも使いこなすことができ、回路基板を評価することができる人材の幅が広がります。
MITOUJTAG Proが解決する課題 ・論理合成せずにFPGAを動作させることができ、無駄な待ち時間がない ・FPGAの動作をコンカレントではなく、ソフトウェアのようにシーケンシャルに記述することができる ・HDLの代わりにC言語のプログラム感覚でFPGAの入出力信号をプログラミングできる
MITOUJTAG Proの応用例① ASICや大規模FPGAのプロトタイピングのプロトタイピング ② 各種ICとの接続シーケンスの確立 ③ アルゴリズム再利用可能な基板検査 ④ 基板上の不揮発性メモリへの初期値設定 ⑤ 基板検査における、良品基板の動作を元にしたテストベクタの作成
アドバンスド・JTAG・ファンクション・ジェネレータの概要MITOUJTAG Proに内蔵されたアドバンスド・JTAG・ファンクション・ジェネレータ(以下、AJFGと略す)は、あらかじめ作りこんだ出順でFPGAの端子を操作することができる機能です。 AJFGで使用する言語を、JTAGスクリプトと呼びます。JTAGスクリプトはC言語（C++言語）とVHDL言語をあわせたような言語で、端子を動作させたい手順を記述したものです。制御構文はC言語風に、代入文はVHDL風に記述します。
C言語のプログラム中に登場したJTAG信号型（JSSignal型）の変数に対して値を代入したり、値を読み出すことによって、実際のハードウェアが動作したり、ハードウェアから読み込んだ値をプログラム中で参照することができます。
次のリストはJTAGスクリプトの記述例です。LEDと、PUSH_SWと、DIPSWというものがJSSignal型の変数で、この型の変数に信号を代入（<=演算子を用いる）することによって、バウンダリスキャンが行われ、実際のハードウェアから信号が出力されます。 for文やif文などの制御構文はC言語のままです。
JTAGスクリプトのメリットには以下のようなものがあります。 ① 汎用かつ標準的なCコンパイラ（Borland C++、Visual C、GNU Cなど）でコンパイルするため、出力コードの信頼性と品質が高く、安心して使うことができます。 ② C言語風の独自仕様言語、または独自開発のコンパイラ/インタプリタではないこと。特異な言語仕様がなく、言語を覚えるための時間が無駄になりません。 ③ C言語が使用できるエンジニアであれば、誰でもすぐに使うことができます。 ④ 検査の「成功/失敗」の判定を、C言語のプログラム制御構文（IF～ELSE、SWITCH～CASEなど）を用いて記述できるので、複雑な判定条件が簡単に記述できます。 ⑤ JTAGスクリプトはWindowsでの標準的なC++プログラムです。WindowsAPIの呼び出しや各種ライブラリ（MatlabやNidaqなど）を直接呼び出すことができ、ラボに既に存在するシステムとの連携が容易です。
JTAGテストベクタC言語で書くよりも、HやLの真理値表のようなもので出力信号の遷移を記述したい場合もあります。そのような場合には、テストベクタを用いて出力したい信号や判定条件を記述することができます。
MITOUJTAG Proの特徴① 対応FPGAの品種は問わない MITOUJTAG Proは、あらゆるメーカーのあらゆるICに対応します。FPGAだけではなく、CPLDや、CPUなど、JTAGバウンダリスキャンに対応したICであればいかなるデバイスにも対応します。
② FPGAへの書き込みは不要 MITOUJTAG Proは、FPGAを一種の「工場出荷時のテストモード」に遷移させることで動作します。FPGAの本来の動作をオーバーライドして特殊な動作をさせるため、FPGAにどのようなデータが書き込まれていても問題ありません。FPGAが未書き込みの状態でさえ使用することができます。
③ FPGAの端子だけを操作している MITOUJTAG Proは、FPGAの端子だけを操作します。 FPGA内部の回路（ユーザロジック）を操作しているわけではありません。
④ FPGA内部のユーザリソースは一切使用しない MITOUJTAG Proは、FPGA内に何かのIPコアを埋め込むようなデバッグツールとは本質的に異なります。FPGA内部のユーザリソースは一切使用しません。見たい信号を変える場合でも再度の論理合成を行う必要はありません。あらゆるFPGAやCPLDに同じように対応できます。
⑤ ライブラリの活用で手軽に使い始めることができる MITOUJTAG Pro.には、汎用的で再利用可能なアルゴリズムを記述したライブラリが付属しています。 ライブラリには、SDRAMの操作や、DDR SDRAMの操作、I2Cメモリの操作、フラッシュメモリの操作などが含まれています。これらのライブラリを活用することによって、迅速にスクリプトファイルを記述し、ユーザはユーザのボードに特化したアルゴリズムの開発に注力することができます。(随時提供予定)
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MITOUJTAG Pro版のメイン画面です。 左側に現在のプロジェクトツリーが、下側にメッセージログが表示される3ペイン構成となりました。 また、メインのビューはMDIアプリケーションとなり、様々な角度からJTAGチェーンを眺めることができます。 |
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ロジアナとバウンダリスキャンの連携動作も可能です。 |
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バウンダリスキャン、ロジアナ、ファンクションジェネレータが連携して動作します。 |
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JTAGバウンダリスキャンの真価は、 MITOUJTAGを使うことではじめて発揮されます。
快適な組み込みデバッグ環境をご堪能ください。
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