Intel Stratix 10配置用户指南

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ID 683762
日期 12/16/2019
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1. Intel® Stratix® 10配置用户指南 2. Intel® Stratix® 10配置详情 3. Intel® Stratix® 10配置方案 4. 在设计中包含Reset Release Intel® FPGA IP 5. 远程系统更新(RSU) 6. Intel® Stratix® 10配置特性 7. Intel® Stratix® 10调试指南 8. Intel® Stratix® 10配置用户指南存档 9. Intel® Stratix® 10配置用户指南的文档修订历史
1. Intel® Stratix® 10配置用户指南 x
1.1. Intel® Stratix® 10配置概述 1.2. Intel® Stratix® 10配置体系结构
1.1. Intel® Stratix® 10配置概述 x
1.1.1. 配置和相关信号 1.1.2. 支持在 Intel® Stratix® 10器件中进行配置的Intel下载电缆
1.2. Intel® Stratix® 10配置体系结构 x
1.2.1. 安全器件管理器(Secure Device Manager)
1.2.1. 安全器件管理器(Secure Device Manager) x
1.2.1.1. 更新SDM固件 1.2.1.2. 指定 Intel® Stratix® 10 SoC器件的引导顺序
2. Intel® Stratix® 10配置详情 x
2.1. Intel® Stratix® 10配置时序图 2.2. 配置流程图 2.3. 对HPS， PCIe* ，eSRAM和HBM2的额外时钟要求 2.4. Intel® Stratix® 10配置管脚 2.5. 配置时钟
2.4. Intel® Stratix® 10配置管脚 x
2.4.1. SDM管脚映射 2.4.2. MSEL设置 2.4.3. 可选配置信号的器件配置管脚
2.4.3. 可选配置信号的器件配置管脚 x
2.4.3.1. 指定可选配置管脚 2.4.3.2. 使能复用管脚 2.4.3.3. 配置管脚I/O标准，驱动强度和IBIS模型 2.4.3.4. 用于电源管理和SmartVID的SDM I/O管脚 2.4.3.5. 指定用于部分重配置(PR)的管脚
2.5. 配置时钟 x
2.5.1. 设置配置时钟源 2.5.2. OSC_CLK_1时钟输入
3. Intel® Stratix® 10配置方案 x
3.1. Avalon-ST配置 3.2. AS配置 3.3. SD/MMC配置 3.4. JTAG配置
3.1. Avalon-ST配置 x
3.1.1. Avalon® -ST配置方案硬件组件和文件类型 3.1.2. 使能Avalon-ST器件配置 3.1.3. AVST_READY信号 3.1.4. RBF配置文件格式 3.1.5. Avalon-ST单器件配置 3.1.6. Avalon® -ST配置方案的调试指南 3.1.7. Avalon-ST x8的QSF约束 3.1.8. Avalon-ST x16的QSF约束 3.1.9. Avalon-ST x32的QSF约束 3.1.10. 用于 Avalon® -ST配置方案的IP：Intel FPGA Parallel Flash Loader II IP Core
3.1.10. 用于 Avalon® -ST配置方案的IP：Intel FPGA Parallel Flash Loader II IP Core x
3.1.10.1. 功能说明 3.1.10.2. 使用PFL II IP Core 3.1.10.3. PFL II参数 3.1.10.4. PFL II信号
3.1.10.1. 功能说明 x
3.1.10.1.1. 生成并编程.pof到CFI Flash中 3.1.10.1.2. 使用PFL II IP Core控制Avalon-ST配置 3.1.10.1.3. 映射PFL II IP内核和闪存地址 3.1.10.1.4. 在Flash .pof中实现多个页面 3.1.10.1.5. 存储选项比特 3.1.10.1.6. 验证选项比特起始和结束地址 3.1.10.1.7. 在CFI闪存器件中实现页面(Page)模式和选项位(Option Bit)
3.1.10.2. 使用PFL II IP Core x
3.1.10.2.1. 将.sof转换成.pof文件 3.1.10.2.2. 创建单独的PFL II功能 3.1.10.2.3. 顺序编程CPLD和闪存器件 3.1.10.2.4. 分别编程CPLD和闪存器件 3.1.10.2.5. 定义新的CFI闪存器件
3.2. AS配置 x
3.2.1. AS配置方案硬件组件和文件类型 3.2.2. AS单器件配置 3.2.3. 使用多个串行闪存器件的AS 3.2.4. AS配置时序参数 3.2.5. 所允许的最大外部AS_DATA管脚偏斜延迟指南 3.2.6. 编程串行闪存器件 3.2.7. 串行闪存布局 3.2.8. AS_CLK 3.2.9. 主动串行配置软件设置 3.2.10. Intel® Quartus® Prime编程步骤 3.2.11. AS配置方案的调试指南 3.2.12. AS的QSF约束
3.2.6. 编程串行闪存器件 x
3.2.6.1. 使用AS接口对串行闪存器件进行编程 3.2.6.2. 使用JTAG接口对串行闪存器件进行编程
3.2.7. 串行闪存布局 x
3.2.7.1. 了解Quad SPI Flash字节寻址
3.2.10. Intel® Quartus® Prime编程步骤 x
3.2.10.1. 使用Programming File Generator生成编程文件 3.2.10.2. 将.pof文件编程到串行闪存器件中 3.2.10.3. 将.jic文件编程到串行闪存器件中
3.3. SD/MMC配置 x
3.3.1. SD/MMCSD/MMC单器件配置
3.4. JTAG配置 x
3.4.1. JTAG配置方案硬件组件和文件类型 3.4.2. JTAG器件配置 3.4.3. JTAG多器件配置 3.4.4. JTAG配置方案的调试指南
3.4.2. JTAG器件配置 x
3.4.2.1. 使用下载电缆连接进行JTAG单器件配置 3.4.2.2. 使用微处理器的JTAG单器件配置
3.4.3. JTAG多器件配置 x
3.4.3.1. 使用下载电缆的JTAG多器件配置
4. 在设计中包含Reset Release Intel® FPGA IP x
4.1. 了解Reset Release IP要求 4.2. 对SDM_IO管脚分配INIT_DONE 4.3. 在设计中例化Reset Release IP 4.4. 门控PLL复位信号 4.5. 使用Partial Reconfiguration (PR)时的指南 4.6. 器件配置的详细说明
4.6. 器件配置的详细说明 x
4.6.1. 器件初始化 4.6.2. 防止寄存器上电期间初始化 4.6.3. 嵌入式存储器模块初始条件 4.6.4. 保护状态机逻辑
5. 远程系统更新(RSU) x
5.1. 远程系统更新功能描述 5.2. 执行Non-HPS远程系统更新功能的指南 5.3. 命令和响应 5.4. Quad SPI闪存布局 5.5. 使用Programming File Generator生成远程系统更新映像 5.6. 从FPGA内核进行远程系统更新的实例
5.1. 远程系统更新功能描述 x
5.1.1. RSU术语表 5.1.2. 使用AS配置进行远程系统更新 5.1.3. 远程系统更新配置映像 5.1.4. 远程系统更新配置顺序 5.1.5. 从损坏的映像进行RSU恢复 5.1.6. 使用出厂更新映像进行更新
5.3. 命令和响应 x
5.3.1. 操作命令 5.3.2. 错误代码响应
5.4. Quad SPI闪存布局 x
5.4.1. 高级闪存布局 5.4.2. 详细的Quad SPI闪存布局
5.4.1. 高级闪存布局 x
5.4.1.1. 标准(非RSU)闪存布局 5.4.1.2. RSU闪存布局 – SDM视角 5.4.1.3. RSU闪存布局 – 您的视角
5.4.2. 详细的Quad SPI闪存布局 x
5.4.2.1. RSU子分区布局 5.4.2.2. 子分区表布局 5.4.2.3. 配置指针模块布局 5.4.2.4. 修改应用程序映像列表 5.4.2.5. 应用映像布局
5.5. 使用Programming File Generator生成远程系统更新映像 x
5.5.1. 生成初始RSU映像 5.5.2. 生成应用程序映像 5.5.3. 生成出厂更新映像 5.5.4. 执行Quad SPI操作的命令顺序
5.6. 从FPGA内核进行远程系统更新的实例 x
5.6.1. 必要条件 5.6.2. 创建初始闪存映像，包含出厂映像的比特流和一个应用程序映像 5.6.3. 使用初始远程系统更新映像对闪存进行编程 5.6.4. 使用应用程序映像或出厂映像对器件进行重配置 5.6.5. 添加一个应用程序映像 5.6.6. 移除一个应用程序映像
6. Intel® Stratix® 10配置特性 x
6.1. 器件安全 6.2. 通过协议配置 6.3. 部分重配置
7. Intel® Stratix® 10调试指南 x
7.1. 配置调试核查表 7.2. Intel® Stratix® 10配置体系结构概述 7.3. SDM Debug Toolkit概述 7.4. 与之前器件系列相比的配置管脚差异 7.5. 配置文件格式差异 7.6. 了解SEU 7.7. 读取唯一的64-Bit CHIP ID 7.8. E-Tile收发器可能无法配置 7.9. 了解和处理配置管脚行为
7.3. SDM Debug Toolkit概述 x
7.3.1. 使用SDM Debug Toolkit
7.9. 了解和处理配置管脚行为 x
7.9.1. nCONFIG 7.9.2. nSTATUS 7.9.3. CONF_DONE和INIT_DONE 7.9.4. SDM_IO管脚
1. Intel® Stratix® 10配置用户指南
2. Intel® Stratix® 10配置详情
3. Intel® Stratix® 10配置方案
4. 在设计中包含Reset Release Intel® FPGA IP
5. 远程系统更新(RSU)
6. Intel® Stratix® 10配置特性
7. Intel® Stratix® 10调试指南
8. Intel® Stratix® 10配置用户指南存档
9. Intel® Stratix® 10配置用户指南的文档修订历史

5.3.1. 操作命令

表 35.  命令列表和说明
命令 代码(十六进制) 命令长度 8 响应长度8 描述
RSU_IMAGE_UPDATE 5C 2 0

从数据源(出厂映像或者应用程序映像)触发重配置。

此命令使用一个可选的64-bit参数，指定闪存中的重配置数据地址。如果不提供此参数，那么此参数值假定为0。

  • Bit [63:32]：保留(写为0)。
  • Bit [31:0]：应用程序映像的起始地址。

如果器件已在处理配置命令，则返回一个非零响应。
RSU_GET_SPT 5A 0 4

RSU_GET_SPT对RSU使用的两个子分区表(SPT0和SPT1)检索quad SPI闪存位置。

4-word响应包含以下信息：
偏移(offset) 名称 描述
0 SPT0[63:32] quad SPI闪存中的SPT0地址。
1 SPT0[31:0]
2 SPT1[63:32] quad SPI闪存中的SPT0地址。
3 SPT1[31:0]
CONFIG_STATUS 4 0 6

报告上次重配置的状态。您可以使用此命令检查配置期间和配置后的配置状态。响应包含以下信息：
字 汇总 描述
0 状态 描述有关最新配置的错误。当没有配置错误时返回0。
错误字段CONFIG_STATUS有2个域：
  • 高16位：主要错误代码。
  • 低16位：次要错误代码。

请参考表 36和表 37来了解更多信息。

1 版本 RSU数据结构的版本。
2 管脚状态
  • Bit [31]:当前nSTATUS输出值(active low)
  • Bit [30]: 检测到的nCONFIG输入值(active low)
  • Bit [29:3]:保留
  • Bit [2:0]:上电时的MSEL值
3 软核功能状态(soft function status) 包含每个软核功能的值，即便没有对SDM管脚分配功能。
  • Bit [31:6]: 保留
  • Bit [5]: HPS_WARMRESET
  • Bit [4]: HPS_COLDRESET
  • Bit [3]: SEU_ERROR
  • Bit [2]: CVP_DONE
  • Bit [1]: INIT_DONE
  • Bit [0]: CONF_DONE
4 错误位置 包含错误位置。如果没有错误，则返回0。
5 错误详情 包含错误详情。如果没有错误，则返回0。
RSU_STATUS 5B 0 9 报告当前远程系统更新状态。您可以在配置过程中和完成后使用此命令检查配置状态。此命令返回以下响应：
字 汇总 描述
0-1 当前映像 当前运行的应用程序映像的Flash偏移量。
2-3 失败映像

优先级最高的失败应用程序映像的闪存偏移。如果闪存中有多个映像，那么要存储失败的第一个映像的值。全0值表示没有失败映像。如果没有失败映像，那么状态信息的其余字中不会存储有效信息。

注： 从ASx4重新配置的nCONFIG的上升沿不会清除此字段。仅当Mailbox Client接收到新的RSU_IMAGE_UPDATE命令并从更新映像成功进行配置时，有关失败映像的信息才会更新。
4 状态 失败图像的故障代码。

错误字段分为两部分：

  • 高16位：主要错误代码。
  • 低16位：次要错误代码。

无故障返回0。请参考表 36和表 37了解更多信息。

5 错误报告和版本 从 Intel® Quartus® Prime Pro Edition软件的19.4版本开始，包含以下字段：
  • Bits[31:28]:指定当前使用的决策固件索引。
  • Bits[27:16]:错误源。包含在 Intel® Quartus® Prime Pro Edition软件的19.3版本和后续版本中。以下编码有效：
    • 0x0000:无错误
    • 0x0ACF:应用固件报告一个错误
    • 0x0DCF:决策固件报告一个错误
  • Bits[15:8]:应用固件RSU接口版本。RSU接口版本。以下编码有效：
    • 0x0000: Pre 19.3 release
    • 0x0001: 19.3 release
  • Bits[7:0]:决策固件RSU接口版本。以下编码有效：
    • 0x0000: Pre 19.3 release
    • 0x0001: 19.3 release
    • 0x0002: 19.4 release
6 错误位置 存储失败映像的错误位置。如果没有错误，则返回0。
7 错误详情 存储失败映像的错误详情。如果没有错误，则返回0。
8 当前映像重试计数器

当前映像已尝试重试的次数。计数器最初为0。第一次重试后，计数器设置为1，第二次重试后，计数器设置为2。

在 Intel® Quartus® Prime Settings File (.qsf)中指定最大重试次数。命令为：set_global_assignment -name RSU_MAX_RETRY_COUNT 3。MAX_RETRY counter的有效值为1-3。实际的重试次数是MAX_RETRY -1。

在 Intel® Quartus® Prime Pro Edition软件的19.3版本中增添了此字段。

QSPI_OPEN 32 0 1

请求对quad SPI的独占访问。如果未使用quad SPI并且SDM未配置器件， 那么SDM接受请求。如果SDM授予访问权限，则返回OK。当quad SPI闪存繁忙时，返回ALT_SDM_MBOX_RESP_DEVICE_BUSY 。

注： SDM使用此邮箱向客户端授予独占访问权限。在活动客户端使用QSPI_CLOSE命令放弃访问之前，其他客户端无法访问quad SPI。
QSPI_CLOSE 33 0 1 关闭对quad SPI接口的独占访问。
QSPI_SET_CS 34 1 1 通过芯片选择线指定所连接的quad SPI器件之一。使用如下所述的单字参数：
  • Bits[31:28]：要选择的闪存器件。值4'b0000选择与nCSO[0]相对应的闪存。nCSO[0]是FPGA可用来访问quad SPI闪存器件的唯一信号。 HPS可以使用nCSO[3:1]访问HPS数据。
  • Bits[27:0]：保留(写为0)。HPS可以使用nCSO[3:1]访问另外3个quad SPI器件。

对于AS x4配置方案，此命令是可选的。所有其他配置方案都是必需的。

使用SDM_IO管脚访问QSPI闪存器件仅适用于AS x4配置方案，JTAG配置以及为ASx4配置编译的设计。对于 Avalon® ST配置方案，必须将QSPI闪存连接到GPIO管脚。

QSPI_READ 3A 2 N

读取连接的quad SPI器件。最大read size是4 kilobytes (KB)。有两个参数：

  • quad SPI闪存地址(一个字)。此地址必须是字对齐的。对于非对齐地址，器件返回0x1错误代码。
  • 要读取的字数(一个字)。

成功后返回OK，然后返回从SPI器件读取的数据。失败响应将返回一个错误代码。

对于部分成功的读取，QSPI_READ可能会错误地返回OK状态。

注： 您不能在器件配置期间运行QSPI_READ命令。
QSPI_WRITE 39 2+N 0 将数据写入quad SPI器件。使用三个参数：
  • 闪存地址偏移(一个字)。写地址必须是字对齐的。对于非对齐地址，器件将返回错误代码0x3FF。
  • 要写入的字数(一个字)。
  • 要写入的数据(一个或多个字)。

成功写入将返回OK响应代码。

要准备存储器进行写操作，Intel建议在发出此命令之前使用QSPI_ERASE命令。

注： 您不能在器件配置期间运行QSPI_WRITE命令。
QSPI_ERASE 38 2 0 擦除quadSPI器件的一个扇区。使用两个参数：
  • 开始进行擦除的输出地址偏移(一个字)。该地址必须是闪存中扇区的起始地址；因此，该地址必须是64 KB对齐的。对于non-64 KB对齐地址，返回一个错误。
  • 要擦除的字数，以0x4000字的倍数指定。
成功擦除将返回OK响应代码。
QSPI_READ_DEVICE_REG 35 2 N 从quad SPI器件读取寄存器。最多读取8个字节。有两个参数。
  • 读取命令的操作码。
  • 读取的字节数。

成功读取将返回OK响应代码，然后返回从器件读取的数据。将不是4字节倍数的数据填充到下一个字边界。
QSPI_WRITE_DEVICE_REG 36 2+N 0 写入quad SPI的寄存器。最大写入为8个字节。使用三个参数：
  • 写命令的操作码。
  • 要写入的字节数。
  • 要写入的数据。

要执行扇区擦除或子扇区擦除，必须按照最高有效字节(MSB)至最低有效字节(LSB)的顺序指定串行闪存地址，如以下示例所示。

要使用QSPI_WRITE_DEVICE_REG命令擦除Micron 2 gigabit (Gb)闪存的一个扇区(地址0x04FF0000) ，按如下所示以MSB到LSB的顺序写入闪存地址：

Header: 0x00003036

Opcode: 0x000000DC

写入的字节数：0x00000004

闪存地址： 0x0000FF04

成功写入后将返回OK响应代码。该命令将不是4字节倍数的数据填充到下一个字边界。
QSPI_SEND_DEVICE_OP 37 1 0 将一个命令操作码发送到quad SPI。使用一个参数：
  • 发送到quad SPI器件的操作码。

成功的命令会返回一个OK响应代码。
RSU_NOTIFY 5D 1 0
清除RSU_STATUS响应中的所有错误信息并复位重试计数器(retry counter)。一字参数包含以下字段：
  • 0x00050000：清除当前复位的重试计数器。复位当前重试计数器会将计数器重新设置为零，就像当前映像是第一次成功加载一样。
  • 0x00060000：清除错误状态信息
  • 所有其他值均保留。
Intel® Quartus® Prime Pro Edition软件的19.3之前版本中不包含此命令。
表 36.  CONFIG_STATUS和RSU_STATUS主要错误代码说明
主要错误代码 错误类型 说明
0xF001 BITSTREAM_ERROR 使用的潜在无符号比特流。确保比特流是有符号的，带有正确秘钥。
0xF002 HARDWARE_ACCESS_FAILURE 无法与符合PMBus的变压器通信。检查电源管理和智能电压识别(SmartVID)参数设置以及PMBus接口连接。
0xF003 BITSTREAM_CORRUPTION 比特流已损坏。确保配置器件或闪存中的比特流未损坏。
0xF004 INTERNAL_ERROR

此主要代码可能指示以下错误事件：

  • SDM Crypto IP任务中的错误。
  • RSU操作错误。请参考表 37了解更多信息。
0xF005 DEVICE_ERROR
指示一个SDM内部器件错误。可能出现以下错误：
  • 器件清洁(device cleaning)失败
  • HPS配置失败

请与您当地的现场应用工程师(FAE)取得联系。或者，在 My Intel 支持页面上提交Service Request，根据错误日志提供进一步调试的支持。

0xF006 HPS_WATCHDOG_TIMEOUT HPS看门狗超时失败。确保您的设计正确地复位看门狗定时器。
0xF007 INTERNAL_UNKNOWN_ERROR

指示一个由于未知任务而导致的内部器件错误。

请与您当地的现场应用工程师(FAE)取得联系。或者，在 My Intel 支持页面上提交Service Request，根据错误日志提供进一步调试的支持。

表 37.  CONFIG_STATUS和RSU_STATUS次要错误代码说明
次要错误代码 错误类型 说明
0xD001 RSU_CMF_AUTH_ERR 固件验证失败。
0xD002 RSU_USER_AUTH_ERR 设计验证失败。
0xD003 RSU_CMF_DESC_SHA_MISMATCH SHA与固件描述符不匹配。
0xD004 RSU_POINTERS_NOT_FOUND_ERR 器件退出上电复位(POR)后，在第一次引导时无法从引导ROM中读取数据。
0xD005 RSU_QSPI_REQ_CHANGE RSU初始化期间无法配置quad SPI闪存。
0xD006 RSU_FACTORY_IMAGE_FAILED 无法加载任何映像，包括出厂映像。
0xD007 RSU_CMF_TYPE_ERR 固件版本与先前加载的版本不匹配。
8 此值不包括命令和响应标头(command and response header)。
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