如何在設計中例化和使用多個BSCANE2模塊

本文作者：AMD XILINX工程師 Ivy Guo。

本文對如何在一個工程里例化和使用多個BSCANE2模塊做一個簡單說明。

BSCANE2模塊是FPGA的一種特殊硬核模塊，用于聯通外部JTAG引腳和內部邏輯，構建FPGA內部的用戶掃描鏈。關于BSCANE2的用法， 有一個基于7系列器件的參考設計：
https://support.xilinx.com/s/article/1181110?language=zh_CN
在UltraScale/UltraScale+器件上, BSCANE2的用法類似。

UG570里面提到，UltraScale/UltraScale+的BSCANE2模塊多達4個，可以在設計中全部例化，并用JTAG_CHAIN屬性加以區分。之后，就可以用使用JTAG的指令USER1到USER4來對應操作了。

本文對如何在一個工程里例化和使用多個BSCANE2模塊做一個簡單說明。工程基于Xilinx的KCU105開發板，同時例化兩個BSCANE2模塊，并使用ILA去觀測兩個模塊的信號。由于ILA的實現同樣需要借助一個BSCANE2，由Vivado在綜合后自動插入設計，所以其實是使用了全部四個中的三個BSCANE2。

工程文件請點擊閱讀原文查看并下載。

這個設計簡單利用KCU105板上4盞User LED燈GPIO_LED_2/3/4/5來展示一個counter最低4位的結果。BSCANE2_inst2對應User Scan Chain 2， BSCANE3_inst3對應User Scan Chain3。通過JTAG指令發送USERx指令，可以觀測到對應的sel信號會置高有效。當選中User chain 2時，sel2有效，counter收到工作信號0101， counter隨時鐘信號遞增；當選中User Chain 3時，counter收到工作信號1010， counter值遞減操作。

調試步驟：

1. 打開Vivado，按照常規流程下載好bit和ltx文件

2. 由于調試需要進入JTAG模式，先關閉上個步驟正常/自動打開的target, 但此時FPGA已經處于工作狀態（不要掉電），Tcl console輸入：close_hw_target

3. 以JTAG調試的方式重新打開鏈：
open_hw_target -jtag_mode 1

4. 運行：
refresh_hw_device [lindex [get_hw_devices xcku040_0] 0]

看到ILA的界面。我們主要是對比觀測可以起到控制作用的sel2和sel3，在Trigger中，將其設為B (Both Transitions) 進行捕捉：

進入捕捉等候狀態：

5. 從BSDL文件中，查詢到KU040對應的USER指令：

"USER2 (000011)," & -- Not available until after configuration
"USER3 (100010)," & -- Not available until after configuration

6. 選擇USER Chain 2和Chain 3的指令分別如下；依次輸入，可以看到LED燈增減方向會有變化。

scan_ir_hw_jtag 6 -tdi 03
scan_ir_hw_jtag 6 -tdi 22

7. 對應查看ILA波形，可以看到第一條指令USER2執行時，捕捉到的sel2：

需要注意的是，兩條chain對應的JTAG信號都會產生toggle動作，所以實際工程中，需要依靠不同的sel信號來區分并做對應的控制。