MachXO2 - Lattice Semiconductor

2012 年 9 月 テ ク ニ カル ノ ー ト TN1204
はじめに
MachXO2 は SRAM ベースのプ ロ グ ラ マブル ・ ロ ジ ッ ク デバ イ スですが、 内部フ ラ ッ シ ュ メ モ リ が内蔵 さ れ
てい る ため、 MachXO2 は不揮発性デバイ ス と 同様な動作が可能です。 MachXO2 は、 FPGA のプ ロ グ ラ ミ ン
グ及びコ ン フ ィ グ レーシ ョ ンのための豊富な機能セ ッ ト を提供し ます。 数多 く のオプシ ョ ンがあ り 、 実際の
ニーズに適したプログラ ミ ング ・ ソ リ ューシ ョ ンの構築が可能です。 本テクニカルノー ト では、 ニーズに合
わせてプ ロ グ ラ ミ ン グ及びコ ン フ ィ グ レーシ ョ ン ・ ソ リ ューシ ョ ン を組み合わせられる よ う 、 それぞれのオ
プシ ョ ンについて詳述し ます。
MachXO2 の機能
MachXO2 デバ イ スの主要なプ ロ グ ラ ミ ン グ及びコ ン フ ィ グ レーシ ョ ン機能には、 次の も のがあ り ます。
• 内部フ ラ ッ シ ュ メ モ リ か ら の イ ン ス タ ン ト オン ・ コ ン フ ィ グ レーシ ョ ン ~ ミ リ 秒単位で起動
• セキュアなシングルチップ ・ ソ リ ューシ ョ ン
• 複数のプログラ ミ ング及びコンフィグレーシ ョ ン ・ インターフェイス
– 1149.1 JTAG
– セルフダウンロード
– ス レーブ SPI (以下 "SSPI")
– マ ス タ SPI (以下 "MSPI")
– デュアルブート
– I 2 C
– WISHBONE バス
• ユーザフ ラ ッ シ ュ メ モ リ (UFM) に よ る不揮発性データ ス ト レージ。 用途例は以下
– コンフィグレーシ ョ ン ・ フラ ッシュ メモリ (CFM) のオーバフロー
– EBR 初期化データ
– アプ リ ケーシ ョ ン固有のデータ
• 不揮発性 メ モ リ の透過的 (transparent) プ ロ グ ラ ミ ン グ
• 外付け SPI メモリによるオプショ ンのデュアルブート
• デザイン保護のためのオプシ ョ ンのセキュ リティビッ ト
用語の定義
本書では、 共通機能の説明で次の用語を使用し ます。
MachXO2プログラミングとコンフィグ
レーション使用ガイド
• プログラ ミング ~ 内蔵ま たは外付け不揮発性 メ モ リ の内容変更に使用 さ れる プ ロ セスです。
• コンフィグレーション ~ MachXO2 の SRAM メ モ リ セルの状態を変更する こ と です。
• コンフィグレーション ・モード ~ MachXO2 が不揮発性 メ モ リ か ら コ ン フ ィ グ レーシ ョ ン ・ データ を取得
する方法を定義します。
• コンフィグレーション ・データ ~ 不揮発性 メ モ リ か ら読み出 さ れ、 FPGA の コ ン フ ィ グ レーシ ョ ン
SRAM に ロー ド さ れるデータ です。 ビ ッ ト ス ト リ ーム、 ま たはデバイ ス ・ ビ ッ ト ス ト リ ーム と も呼ばれま
す。
• JEDEC ~ JEDEC フ ァ イルには、 MachXO2 の UFM、 UFM、 フ ィ ーチャ行、 及びフ ィ ーチャ ビ ッ ト にプ ロ
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names are trademarks or registered trademarks of their respective holders. The specifications and information herein are subject to change without notice. (日本語版は日本語に
よ る理解のため一助 と し て提供し ています。 その作成にあたっては可能な限 り 正確を期し てお り ますが、 原文英語版 と の不一致や不適切な訳文があ る場合を含み、
註記がない限 り 英語版が正 (有効) です。 特に電気的特性 ・ 仕様値係わる事項については最新版の英語版を必ず参照する よ う にお願い致し ます。)
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MachXO2 プログラミングとコンフィグレーション
使用ガイド
グ ラ ム される コ ンフ ィ グレーシ ョ ン ・ データが格納されます。 フ ォーマ ッ ト については、 このテ ク ニカル
ノ ー ト で後述し ます。
• BIT ~ BIT フ ァ イルは、 外付け SPI フ ラ ッ シ ュ メ モ リ に格納される、 MachXO2 の コ ン フ ィ グ レーシ ョ ン ・
データ です。 バイナ リ フ ァ イルになってお り 、 こ のま ま SPI フ ラ ッ シ ュ にプ ロ グ ラ ム さ れます。
• ポー ト ~ プ ロ グ ラ ミ ン グ及び一部のコ ン フ ィ グ レーシ ョ ン動作に使用 さ れる物理接続の こ と です。
MachXO2のポートには、JTAG、SPI、I 2C、 WISHBONE な どの物理接続があ り ます。
• ユーザモード ~設計さ れた論理機能で MachXO2 は動作する こ と 。 コ ン フ ィ グ レーシ ョ ンが完了する と
MachXO2 はユーザモー ド にな り ます。
• オフライン (Offline) モード ~不揮発性 メ モ リ のプ ロ グ ラ ミ ング と コ ン フ ィ グ レーシ ョ ン SRAM の コ ン
フ ィ グ レーシ ョ ンの両方に該当する用語です。 オフ ラ イ ンモー ド ・ プ ロ グ ラ ミ ン グ / コ ン フ ィ グ レーシ ョ
ン を使用する と 、 不揮発性ま たはコ ン フ ィ グ レーシ ョ ン SRAM の内容は更新 さ れますが、 MachXO2 はオ
フ ラ イ ンモー ド のプ ロ グ ラ ミ ン グ / コ ン フ ィ グ レーシ ョ ンが完了する まで、 ユーザモー ド で論理動作を実
行しません。
• 透過 (Transparent) モー ド ~ MachXO2 をユーザモー ド に し た ま ま、 CFM 及び UFM を更新する ために使
用されます。
• 数値フ ォーマ ッ ト ~ 基数の表現には、 次の表記法を使用し ます。
– 0x : 先頭に '0x' が付 く 数値は 16 進数
– b : 末尾に 'b' が付 く 数値は 2 進数
– その他の全ての数値は 10 進数
コンフィグレーションの詳細
MachXO2 デバ イ スにはコ ン フ ィ グ レーシ ョ ン用に 2 種類の メ モ リ (SRAM 及びフ ラ ッ シ ュ) が内蔵 さ れてい
ます。 SRAM には、 MachXO2 の動作を定義する " ヒ ューズ " と な る、 ア ク テ ィ ブ ・ コ ン フ ィ グ レーシ ョ ンが
格納されます。 多 く の場合、 ア ク テ ィ ブ ・ コ ン フ ィ グ レーシ ョ ンは不揮発性 メ モ リ か ら取得 さ れます。 不揮
発性 メ モ リ にはコ ン フ ィ グ レーシ ョ ン ・ データ が格納され、 それが MachXO2 の SRAM に ロー ド さ れます。
MachXO2 には SRAM に ロー ド さ れる コ ン フ ィ グ レーシ ョ ン ・ データ を格納する、 フ ラ ッ シ ュ メ モ リ が内蔵 さ
れています。
コンフィグレーションのプロセスとフロー
MachXO2 は初期化、 コ ン フ ィ グ レーシ ョ ン、 ウ ェ イ ク ア ッ プ と いった一連のス テー ト を経て、 動作可能にな
ります。
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図 14-1. コ ン フ ィ グ レーシ ョ ン ・ フ ロー
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使用ガイド
Power Up
VCC > 1.06V or
VCC > 2.1V (HC devices)
VCCIO > 1.06V
INITN and DONE
Driven Low
Initialization
INITN Released
Device refresh:
• PROGRAMN falling edge
• IEEE 1532 REFRESH command
Device refresh
Device refresh
Device refresh
Configuration
Write SRAM Memory
Wake Up
DONE Released
User Mode
Power not stable
PROGRAMN or
INITN=Low
PROGRAMN de-asserted and t INITL expired
INITN=Low
MachXO2 の sysCONFIG ポー ト は、 プ ロ グ ラ ミ ン グ と コ ン フ ィ グ レーシ ョ ン用に業界標準の通信プ ロ ト コル
を提供し ます。 表 14-1 に示す各プ ロ ト コルは、 MachXO2 デバ イ スの内部フ ラ ッ シ ュ メ モ リ にア ク セ スする
手段、 ま たはコ ン フ ィ グ レーシ ョ ン SRAM に ロー ド する ための手段を提供し ます。 各 sysCONFIG ポー ト の
機能については、 「 メ モ リ 空間のア ク セス」 の項で説明し ます。
フ ラ ッ シ ュ メ モ リ にア ク セ ス可能な sysCONFIG ポー ト を表 14-1 に示し ますが、 こ れには優先順位があ り ま
す。 MSPI コ ン フ ィ グ レーシ ョ ン ・ ポー ト にはフ ラ ッ シ ュ メ モ リ 空間を変更する機能がないため、 sysCONFIG
ポー ト の優先順位ス キームには含まれません。優先順位の低い sysCONFIG ポー ト を使用し た コ ン フ ィ グ レー
シ ョ ン ・ ロ ジ ッ ク の動作は、 優先順位の高い sysCONFIG ポー ト に よ って割 り 込まれる こ と があ る ため、 こ
の優先順位ス キーム を理解する こ と は重要です。 優先順位が低い sysCONFIG ポー ト が、 優先順位の高い
sysCONFIG ポー ト か ら割 り 込まれた場合の、 コ ン フ ィ グ レーシ ョ ン ・ ロ ジ ッ ク の動作は (デバイ ス と し て)
定義さ れていません。 sysCONFIG ポー ト を使用し た コ ン フ ィ グ レーシ ョ ン ・ ロ ジ ッ ク への同時ア ク セ ス を許
容しないでください。
電源起動シーケ ン ス
MachXO2 が動作する には、 デバ イ スに電源を供給する必要があ り ます。 シ ス テムに供給 さ れる電圧が上昇す
る と 短時間の間、 MachXO2 は未定義のス テー ト にな り ます。
ERROR
All configuration data received
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MachXO2 プログラミングとコンフィグレーション
使用ガイド
電源が さ ら に上昇する と 、 MachXO2 内部の POR (Power On Reset) 回路がア ク テ ィ ブにな り 、 外部 I/O ピ ン
をハイ インピーダンス状態にし、 また V CC 及び V CCIO0 入力電位を監視し ます。 POR 回路は、 次の条件にな
るまで待ちます。
• VCC > 1.06V (= ZE デバイ ス。 HC デバ イ スでは 2.1V)
• VCCIO0 > 1.06V
こ れら の条件が満た さ れる と 、 POR 回路は内部 リ セ ッ ト ス ト ローブを解放し、 デバ イ スが初期化プ ロ セ ス を
開始で き る よ う に し ます。 即ち MachXO2 は INITN を ア ク テ ィ ブ Low に、 そ し て DONE を Low に ド ラ イ ブ し
ます。 その後、 図 14-1 に示すよ う にデバイ スは初期化ス テー ト に移行し ます。
図 14-2. POR (パワーオン リ セ ッ ト ) タ イ ミ ングか ら の コ ン フ ィ グ レーシ ョ ンの開始
V CC /V CCIO
INITN
DONE
初期化
MachXO2 は POR 回路が INITN 及び DONE ス テータ ス ピ ン を Low に ド ラ イ ブする と 、すぐ に メ モ リ 初期化ス
テー ト に移行し、 MachXO2 内部の コ ン フ ィ グ レーシ ョ ン SRAM を全て ク リ ア し ます。
次の全ての条件が満た される まで、 MachXO2 は初期化ステー ト のま ま と な り ます。
• tINITL 期間が経過し た
• PROGRAMNピンがHighにネゲートされた
• INITN ピンが High (外部マスタから Low にド ライブされない)
専用 INITN ピ ンは、 初期化中に 2 つの機能を提供し ます。 1 つは、 MachXO2 が現在コ ン フ ィ グ レーシ ョ ン
SRAM を ク リ ア中であ る こ と を示し ます。 も う 1 つは、 入力 と し て機能し、 Low の場合は初期化ス テー ト か
ら コ ン フ ィ グ レーシ ョ ン ・ ス テー ト への移行を防止し ます。
t INITL 期間中、 MachXO2 はコ ン フ ィ グ レーシ ョ ン SRAM を ク リ ア し ます。 MachXO2 がデバ イ スチェーンに含
まれてい る場合、 各デバイ スが持つ t INITL 初期化時間はそれぞれ異な り ます。 最も遅い t INITL パラ メータを
持つデバイ スに よ って、 チェーン内の他のデバイ スはコ ン フ ィ グ レーシ ョ ンの開始を待た さ れます。 複数デ
バイスのチェーンで INITN の解放が早すぎる と、 チェーン内の一部のデバイスがコンフ ィグレーシ ョ ンにと
き ど き失敗する こ と があ り ます。
初期化信号 INITN はア ク テ ィ ブ Low、 オープン ド レ イ ンで、 初期化完了時に High にな る よ う に外付け抵抗で
プルア ッ プする必要があ り ます。 複数の FPGA のコ ンフ ィ グレーシ ョ ンを同期するには、 1 つまたは複数の
INITN ピ ン を ワ イ アー ド AND 接続する必要があ り ます。 1 つま たは複数の FPGA、 あ る いは外部デバ イ スが
INITN を Low に保った場合、 MachXO2 は初期化ス テー ト のま ま と な り ます。
コンフィグレーション
INITN ピ ンの立ち上が り エ ッ ジで、 MachXO2 はコ ン フ ィ グ レーシ ョ ン ・ ス テー ト に移行し、 開発ツールで作
成されたビッ ト ス ト リームを受け付けます。
MachXO2 は、 不揮発性 メ モ リ か ら の コ ン フ ィ グ レーシ ョ ン ・ データ のフ ェ ッ チを開始し ます。 MachXO2 の
コ ンフ ィ グレーシ ョ ンに使用される メ モ リ は、 内部フ ラ ッ シュか外付け SPI フ ラ ッ シュのどちらかです。 有
効なコ ンフ ィ グレーシ ョ ン ・ データが格納された メ モ リ がない場合、 MachXO2 はコ ンフ ィ グレーシ ョ ン ・ ス
t INITL
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MachXO2 プログラミングとコンフィグレーション
使用ガイド
テー ト のま ま と な り ます。 MachXO2 内部ま たは接続された不揮発性 メ モ リ をプ ロ グ ラ ムする か、 JTAG ポー
ト を使用し て MachXO2 を コ ン フ ィ グ レーシ ョ ンする必要があ り ます。
MachXO2 が コ ン フ ィ グ レーシ ョ ン ・ データ を受信中に、 INITN 制御ピ ンはその最後の機能を果た し、 コ ン
フ ィ グ レーシ ョ ン ・ データ内にエ ラーが存在する こ と を示すために使用 さ れます。 INITN がプルア ッ プに よ
り High のま まであれば、 コ ン フ ィ グ レーシ ョ ンは問題な く 続行さ れています。 Low に ド ラ イ ブ さ れた場合は
何らかのエラーが発生しており、 MachXO2 が動作しなくなり ます。
ウェイクアップ
ウ ェ イ ク ア ッ プ と は、 コ ン フ ィ グ レーシ ョ ン ・ モー ド か ら ユーザモー ド に移行する こ と です。 MachXO2 の固
定された4段階のウェイクアップ・シーケンスは、デバイスがコンフィグレーション・データを全て受信す
る と 開始さ れます。 全てのコ ン フ ィ グ レーシ ョ ン ・ データ を受信する と 、 内部 DONE ス テータ ス ビ ッ ト を ア
サー ト し、 ウ ェ イ ク ア ッ プ ・ ス テー ト マシンが 4 本の信号の順序制御を行います。 こ の 4 つの制御ス ト ロー
ブには、 次のものがあ り ます。
• 外部 DONE ピン
• 内部グ ローバル ・ ラ イ ト デ ィ セーブル (Global Write DISable: GWDISn)
• 内部グ ローバル出力イ ネーブル (Global Output Enable: GOE)
• 内部グ ローバル ・ セ ッ ト / リ セ ッ ト (Gobal Set / Reset: GSR)
ウ ェ イ ク ア ッ プ ・ プ ロ セ スの最初のス テ ッ プでは、 MachXO2 が GOE を解放し ます。 GOE がアサー ト さ れる
と 、 MachXO2 の I/O がハイ イ ン ピーダン ス ・ ス テー ト を終了し、 プ ロ グ ラ ム さ れた出力機能を果たすよ う に
な り ます。 MachXO2 の入力は常にア ク テ ィ ブになっています。 GSR がアサー ト さ れてい る と 、 入力信号が
MachXO2のフリ ップフロップに対してアクションを実行できません。
ウ ェ イ ク ア ッ プ ・ プ ロ セ スの第 2 ス テ ッ プでは、 GSR 及び GWDISn の制御が解放 さ れます。
GSR は内部ス ト ローブで、アサー ト さ れる と GSR イネーブル属性を持つ全ての I/O フ リ ッ プフ ロ ッ プ、 フ ァ
ブリック・フリップフロップ、分散RAM出力フリップフロップ、及びブロックRAM出力フリップフロップ
が、 そのハー ド ウ ェ ア記述言語の定義に従ってセ ッ ト / ク リ ア さ れます。
GWDISn は、 MachXO2 内部の全ての RAM ロ ジ ッ ク の ラ イ ト イ ネーブル ・ ス ト ローブをオーバーラ イ ド (無
効に) する制御です。 上述の よ う に入力は常にア ク テ ィ ブになっています。 GWDISn を アサー ト し た ま まで
あれば、 イ ン ス タ ン ス さ れた RAM リ ソースの偶発的な書き換えを防止で き ます。
ウ ェ イ ク ア ッ プ ・ プ ロ セスの最後のス テ ッ プは、 外部 DONE ピ ンのアサー ト です。 外部 DONE ピ ンは イ ネー
ブル さ れた と き に限 り 、双方向オープン ド レ イ ン I/O にな り ます。外部デバイ スが外部 DONE ピ ン を Low に
保持する と 、 MachXO2 の ウ ェ イ ク ア ッ プ ・ プ ロ セ スが続行 さ れな く な り ます。 外部 DONE が イ ネーブル さ
れ、 High になった場合のみ、 ウ ェ イ ク ア ッ プの最終ス テ ッ プが完了し ます。 外部 DONE ピ ンが イ ネーブル さ
れていない場合は、 ウ ェ イ ク ア ップが中断な く完了し ます。
ウ ェ イ ク ア ッ プの最終ス テ ッ プが完了する と 、 MachXO2 はユーザモー ド にな り ます。
ユーザモード
MachXO2 はウ ェ イ ク ア ッ プ ・ シーケ ン スが完了する と 直ちにユーザモー ド にな り 、 ユーザ論理の動作を開始
し ます。 次のいずれかの イベン ト が発生する まで、 MachXO2 は こ のス テー ト のま ま と な り ます。
• PROGRAMN 入力ピンが Low にド ライブされる
• いずれかの コ ン フ ィ グ レーシ ョ ン ・ ポー ト か ら REFRESH コ マン ド を受信する
• 電源が再投入さ れる (一旦電源オフ後に再度オンする)
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MachXO2 プログラミングとコンフィグレーション
使用ガイド
コ ン フ ィ グ レーシ ョ ン ・ メ モ リ の ク リ ア と 再初期化
MachXO2 のユーザモー ド 機能動作は、 意図的に ク リ ア さ れる か電源がオフ さ れる まで継続 さ れます。
MachXO2 の内部コ ン フ ィ グ レーシ ョ ン SRAM を ク リ アする方法はい く つかあ り ます。 1 つは、 電源をオフ し
てか ら再び投入する こ と 、 も う 1 つの方法は、 PROGRAMN ピ ン を ト グルする こ と です。 ま た Refresh コ マン
ド で メ モ リ を再初期化する方法も あ り ます。 Refresh コ マン ド は、 ア ク テ ィ ブな任意の コ ン フ ィ グ レーシ ョ
ン ・ ポー ト を使用し て与え ら れます。
• PROGRAMn 入力をド ライブする
• MachXO2 の電源を再投入する
• コ ン フ ィ グ レーシ ョ ン ・ ポー ト を使用し て Refresh コ マン ド を送信する
こ れら の方法のいずれかを実行する と 、 MachXO2 は INITN 及び DONE を Low に ド ラ イ ブ し、 初期化ス テー
トに入ります。
メモリ空間のアクセス
MachXO2 のフ ラ ッ シ ュ と SRAM と い う 2 つの内部 メ モ リ は、 読み出し と 書き込みが可能です。 MachXO2 の
各ポートは、各メモリ空間への異なるアクセスレベルを持っています。表 14-1にMachXO2のポートと、そ
れがア ク セ ス可能な メ モ リ 空間の ク ロ ス リ フ ァ レ ン ス を示し ます。
表 14-1 に示す と お り 、 JTAG ポー ト は両方の内部 メ モ リ 空間の読み出し と 書き込みが可能です。 こ れ以外に
コ ン フ ィ グ レーシ ョ ン SRAM を読み出す こ と がで き る ポー ト はあ り ません。JTAG ポー ト は、オフ ラ イ ンモー
ド と 透過モード のどち ら で も 2 つの メ モ リ 空間にア ク セスでき ます。 それ以外のポー ト は、 実行でき る機能
が制限されています。
表 14-1. 各種ポー ト の メ モ リ 空間ア ク セス
オンチップフラ ッシュ メモリ SRAM
ポー ト
Read Write Read Write
JTAG Yes Yes Yes Yes
SPI ポー ト Yes Yes No Refresh2 I 2 Cポート Yes Yes No Refresh 2
内部 WISHBONE Yes1 Yes1 No No
1. 透過 (Transparent) モー ド の場合のみ
2. 「コ ン フ ィ グ レーシ ョ ン ・ メ モ リ の ク リ ア と 再初期化」 項を参照し て く だ さ い
ビッ トスト リームとフラッシュメモリのサイズ
MachXO2はSRAMベースのFPGAです。コンフィグレーションSRAMには、全てのコンフィグレーション・
データ を格納可能な不揮発性 メ モ リ か ら ロー ド する必要があ り ます。 コ ン フ ィ グ レーシ ョ ン ・ データ のサ イ
ズは一定し ていません。 MachXO2 で使用可能な ロ ジ ッ ク の量 と 、 コ ン フ ィ グ レーシ ョ ン時に初期化さ れる
EBR (Embedded Block RAM、 組み込みブ ロ ッ ク RAM) コ ンポーネン ト 数に依存し ます。 最大量のス ト レージ
が必要にな る のは、 最大規模のデバ イ ス を使用し、 各 EBR がそれぞれ固有のデータ値で初期化さ れ、 圧縮を
オンにしないで生成された MachXO2デザインです。 MachXO2 の内部フ ラ ッ シ ュ メ モ リ に コ ン フ ィ グ レーシ ョ ン ・ データ を格納する際は、 特別な注意が必要で
す。 MachXO2 のフ ラ ッ シ ュ メ モ リ は 3 セ ク タ で構成 さ れています。 最初のセ ク タは圧縮コ ン フ ィ グ レーシ ョ
ン ・ データ の保持専用に使用さ れ、 コ ン フ ィ グ レーシ ョ ン ・ フ ラ ッ シ ュ メ モ リ (以下 CFM) と 呼ばれます。
2 番目のセ ク タはユーザフ ラ ッ シ ュ メ モ リ (以下 UFM) と 呼ばれ、 3 種類の機能を提供し ます。 コ ン フ ィ グ
レーシ ョ ン ・ データ イ メ ージが大き い場合に、 CFM を補 う ス ト レージ と な り 、 或いは EBR の内容を格納で
き、 ま た汎用フ ラ ッ シ ュ メ モ リ と し て使用で き ます。 3 番目のセ ク タはフ ィ ーチ ャ行です。
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図 14-3. MachXO2 デバ イ スのフ ラ ッ シ ュ メ モ リ 空間
Row Size = M
Row Size = N
MachXO2 プログラミングとコンフィグレーション
使用ガイド
殆どのデザインでは、 CFM はコンフィグレーション SRAM にロードされる、 圧縮したコンフィグレーショ
ン ・ データ の格納に十分な大き さ があ り ます。 し か しデザ イ ン内の ロ ジ ッ ク サ イ ズ と 初期化さ れる EBR 数が
増加する と 、 コ ン フ ィ グ レーシ ョ ン ・ データ のサ イ ズ も増加し、 コ ン フ ィ グ レーシ ョ ン ・ データ が UFM セ
ク タ にオーバフ ローする こ と があ り ます。 ま た、 可能性は低い も のの、 内部フ ラ ッ シ ュ メ モ リ 全体に収ま ら
ないほど コ ン フ ィ グ レーシ ョ ン ・ データ が大き く な る こ と も あ り ます。 大き く な り すぎて、 CFM と UFM メ
モ リ 空間を組み合わせて も収ま ら な く な った場合は、デザ イ ン を変更し てサ イ ズを小 さ く する か、外付け SPI
フ ラ ッ シ ュ メ モ リ を使用する必要があ り ます。 コ ン フ ィ グ レーシ ョ ン ・ データ を生成する ソ フ ト ウ ェ アの入
力を指定する こ と で、 UFM へのオーバフ ローを防止で き ます。
CFM と UFM メ モ リ を合わせたサ イ ズ よ り も、 コ ン フ ィ グ レーシ ョ ン ・ データ が大き く なった場合は、 デバ
イスのビッ トスト リームを外付けSPI フラッシュに格納する方法があります。 表 14-3に、 SPI フラッシュを
選択する ための、 最大非圧縮ビ ッ ト ス ト リ ーム ・ サ イ ズを示し ます。
表 14-2. 最大コ ン フ ィ グ レーシ ョ ン ・ ビ ッ ト 数
128 Bits
Configuration Flash
EBR な しの非圧縮ビ ッ ト EBR あ り の非圧縮ビ ッ ト 最大内部フ ラ ッ シ ュ
デバイス ストリーム・サイズ ストリーム・サイズ
サイズ 単位
LCMXO2-256 0.09 N/A 0.071 Mb
LCMXO2-640 0.19 0.20 0.17 Mb
LCMXO2-640U 0.33 Mb
LCMXO2-1200 0.35 0.41 0.33 Mb
LCMXO2-1200U 0.47 Mb
LCMXO2-2000 0.51 0.58 0.47 Mb
LCMXO2-2000U 0.80 Mb
LCMXO2-4000 0.93 1.02 0.80 Mb
LCMXO2-7000 1.47 1.70 1.38 Mb
フィーチャ行
MachXO2 に内蔵 さ れる フ ィ ーチ ャ行は、 FPGA リ ソ ースの制御に使用 さ れます。 例えば、 フ ィ ーチ ャ行は
MachXO2 の コ ン フ ィ グ レーシ ョ ン SRAM を ロー ド する方法を定義する ために使用されます。 他の FPGA で
は、 こ の動作制御に外部 I/O ピ ンが使用 さ れます。 フ ィ ーチ ャ行はコ ン フ ィ グ レーシ ョ ン機能の選択や、 デ
バイ スの I/O 数を増やし てハー ド ウ ェ アに変更を加え る必要性を排除する な どの柔軟性を与え ます。
フ ィ ーチャ行で制御される リ ソ ースは、 MachXO2 の コ ン フ ィ グ レーシ ョ ン ・ ス テー ト に基づいてア ク テ ィ ブ
にな り ます。 どのフ ィ ーチャ行 リ ソ ース をア ク テ ィ ブにする かは、 次の 3 つのス テー ト を使用し て決定 さ れ
ます。
UFM
Feature Row
Usercode
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• ユーザモード ・ フィーチャ行
• フラ ッシュモード ・ フィーチャ行
• デフォルトモード ・ フィーチャ行
MachXO2 プログラミングとコンフィグレーション
使用ガイド
MachXO2 がユーザモード の場合は、 ユーザモード ・ フ ィ ーチャ行ステー ト がア ク テ ィ ブにな り ます。 本ス
テートでは、 フ ィーチャ行フラ ッシュ メモリに格納されている設定をオーバーライ ド して異なるものにでき
ます。
• フ ィ ーチャ行フ ラ ッ シ ュ メ モ リ は透過モー ド を使用し て消去可能
• コ ン フ ィ グ レーシ ョ ン SRAM は JTAG ポー ト を使用し て、 CFM / UFM と は異な る コ ン フ ィ グ レーシ ョ
ン ・ データ で構成可能
MachXO2 の コ ン フ ィ グ レーシ ョ ン SRAM が消去される かブ ラ ン ク の場合は、 フ ラ ッ シ ュ モー ド ・ フ ィ ーチ ャ
行ステー ト がア ク テ ィ ブにな り ます。 フ ラ ッ シ ュ ・ フ ィ ーチャ行にプロ グ ラ ム される値によ って、 MachXO2
のどの リ ソースをア クテ ィ ブにするかが決ま り ます。 SRAM を消去し、 フ ラ ッ シュモード ・ フ ィーチャ行ス
テー ト にする こ と は危険が伴います。 ユーザモード ・ フ ィ ーチャ行ステー ト でア ク テ ィ ブになっていた コ ン
フィグレーション・ポートが、 フラッシュモード ・フィーチャ行ステートになるとアクセスできなくなるこ
とがあります。
MachXO2 のコンフィグレーショ ン SRAM を消去し、CFM、UFM、及びフィーチャ行を消去すると、MachXO2
がデフォルトモード ・フィーチャ行ステートになります。 このステートは、 フィーチャ行ステートが既知の
フラッシュモード ・フィーチャ行ステート とは異なります。 デフォルトモード ・フィーチャ行ステートを、
表 14-3 に示し ます。
表 14-3 には、 フ ィ ーチャ行で制御さ れる機能の全 リ ス ト 、 及びそのデフ ォル ト 値を示し ます。
表 14-3. MachXO2 のフ ィ ーチ ャ行要素
フ ィ ーチ ャ デフ ォル ト ・ ステー ト (プ ログラム済み)
PROGRAMN Persistence Enabled
INITn Persistence Disabled
DONE Persistence Disabled
Custom IDCODE 0x00000000
TraceID 00
Security1 OFF
JTAG Port Persistence Enabled
SSPI Port Persistence Disabled2 I 2 C Port Persistence Disabled 2
MSPI Port Persistence Disabled
I2 C Slave Address 3
0x00
UFM OTP OFF
SRAM OTP OFF
Config Flash OTP OFF
my_ASSP Enable 0
Boot Select 00b
1. CONFIG_SECURE 制約を使用し て イ ネーブル / デ ィ セーブルし ます
2. デフォルトモード ・フィーチャ行ステートでイネーブルになります
3. ア ド レ スは IPexpress で指定し ます
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MachXO2 プログラミングとコンフィグレーション
使用ガイド
フ ィ ーチャ行は、 フ ラ ッ シ ュ メ モ リ ・ ア レ イ内の単独のセ ク タ であ り 、 CFM 及び UFM と は別に消去で き ま
す。 フ ィ ーチャ行を変更する のは開発時、 及びフ ィ ール ド でのア ッ プグ レー ド 時 (やむをえない場合) のみ
と する こ と を強 く 推奨し ます。 こ れは、 フ ィ ーチャ行は使用可能にする コ ン フ ィ グ レーシ ョ ン ・ ポー ト の制
御を行うためです。 アクティブなコンフィグレーション・ポートが使用できなくなり、 その後のアップデー
ト を行えな く な る可能性があ り ます。
フィーチャ行に変更を加えると、MachXO2 をコンフィグレーションできなくなることがあります。
PROGRAMN、 INITN、 DONE の各制御及びス テータ ス ピ ンは、 フ ィ ーチャ行を使用し て イ ネーブル及びデ ィ
セーブル制御されます。 PROGRAMN 入力ピ ンは、 汎用 I/O と し ての使用が回復 さ れる か も しれません。 デ
フ ォル ト モー ド ・ フ ィ ーチャ行ス テー ト にな る と 、 PROGRAMN 入力は汎用 I/O ではな く 、 PROGRAMN と し
て機能し ますので、 汎用 I/O と し て Low に ド ラ イ ブ さ れてい る と 、 MachXO2 がコ ン フ ィ グ レーシ ョ ン ・ プ
ロセスを完了できなくなります。
デフ ォル ト モー ド ・ フ ィ ーチ ャ行ス テー ト にな る のは、 2 つの場合があ り ます。 1 つは、 Diamond Programmer
を使用し た明示的な フ ィ ーチャ行の消去です。 も う 1 つは、 それ程多 く はあ り ませんが、 オフ ラ イ ン ・ プ ロ
グ ラ ミ ング動作が実行さ れた場合です。 オフ ラ イ ンのフ ラ ッ シ ュ消去 / プ ロ グ ラ ム / ベ リ フ ァ イ ・ シーケ ン
スの中で最初に行われる ア ク シ ョ ンの 1 つは、 フ ィ ーチャ行の消去です。 デフ ォル ト モー ド ・ フ ィ ーチ ャ行
ス テー ト にな る こ と を防止する ために、 常に透過的な フ ラ ッ シ ュ の消去 / プ ロ グ ラ ム / 及びベ リ フ ァ イ ・ プ
ロ セ ス を使用し て く だ さ い。
フ ィ ーチャ行の設定は、 Diamond の Spreadsheet View (スプレ ッ ド シー ト ・ ビ ュー) を使用する こ と で変更で
き ます。 Spreadsheet View では、 MachXO2 のコ ン フ ィ グ レーシ ョ ン設定を編集し、 その設定は LPF (Lattice
Preference File)に書き出 さ れます。こ の設定はマ ッ ピ ン グや配置配線の各処理ス テ ッ プで参照され、MachXO2
の コ ン フ ィ グ レーシ ョ ン ・ データ に反映されます。
コンフィグレーション ・モード
MachXO2 のコ ン フ ィ グ レーシ ョ ン SRAM メ モ リ に有効な コ ン フ ィ グ レーシ ョ ン・データ を ロー ド し ない と 動
作しません。 MachXO2 でコンフ ィグレーシ ョ ン ・データを SRAM にロードする方法は、 4 つあ り ます。 以下
に示すこれらの方法には、 それぞれ利点があ り ます。
モー ド ピ ン数 最大周波数
1149.1 JTAG 4 (5) 25 MHz
SDM (セルフ ダウン ロー ド = 内部) 0 N/A
外部ダウン ロー ド 4 50 MHz
デュ アルブー ト ・ ダウン ロー ド 0/4 N/A / 50 MHz
殆どの MachXO2 デザインのコンフ ィ グレーシ ョ ン ・ モードは、 セルフダウンロード ・ モード (Self-Download
Mode、 以下 "SDM") です。 こ の方法では、 内部 ク ロ ッ ク が外付け メ モ リ の速度よ り も高速 と な る ため、 コ ン
フ ィ グ レーシ ョ ン速度に関し て利点があ り ます。 ま た製品コ ス ト を増加 させる不揮発 メ モ リ が不要です。
JTAG ポー ト を使用し て、 外部プ ロ グ ラ マか ら SRAM に ロー ド する必要も あ り ません。
外部ダ ウ ン ロ ー ド (External Download) モー ド の利点は、 UFM の全て を使用で き る こ と です。 コ ン フ ィ グ
レーシ ョ ン ・ イ メ ージが UFM にオーバフ ローする こ と や、使用可能な内部フ ラ ッ シ ュ メ モ リ がオーバフ ロー
する心配があ り ません。
デュ アルブー ト ・ モー ド (Dual-boot Mode) の利点は、 MachXO2 の コ ン フ ィ グ レーシ ョ ンの信頼性を上げ ら
れる こ と です。 MachXO2 は、 最初に内部フ ラ ッ シ ュ メ モ リ ・ イ メ ージを ロー ド し、 それに失敗し た場合で
も、 フェイルセーフ ・ コンフィグレーシ ョ ン ・データイ メージを MachXO2 の SRAM にダウンロードできる
ため、 動作し続け る こ と がで き ます。 MachXO2 の コ ン フ ィ グ レーシ ョ ン失敗の最大の原因は内部 メ モ リ の再
プロ グ ラ ム失敗 (一般的には、 電源が失われた こ と によ る) です。
JTAG ポー ト の利点は、 MachXO2 シ ス テムのプ ロ グ ラ ミ ン グ、 コ ン フ ィ グ レーシ ョ ン、 及びテ ス ト 用の多様
な機能を提供する こ と です。
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sysCONFIG ポー ト
表 14-4. MachXO2 プ ロ グ ラ ミ ング及びコ ン フ ィ グ レーシ ョ ン ・ ポー ト
MachXO2 プログラミングとコンフィグレーション
使用ガイド
インターフェイス ポート 記 述
JTAG JTAG (IEEE 1149.1 および IEEE 1532 互換 ) 4 線または 5 線式 JTAG イ ン タ ーフ ェ イ ス
SSPI SSPI (Slave Serial Peripheral Interface)
sysCONFIG MSPI MSPI (Master Serial Peripheral Interface)
I2 C I 2 C (Inter-integrated Circuit) イ ン タ ーフ ェ イ ス
内部 WISHBONE 内部 WISHBONE バス イ ン タ ーフ ェ イ ス
sysCONFIG ピ ン
MachXO2 にあ る sysCONFIG I/O ピ ンは、デバ イ スのプ ロ グ ラ ム及びコ ン フ ィ グ レーシ ョ ンに使用で き ます。
sysCONFIG ピ ンはグループにま と め ら れてポー ト (JTAG、 SSPI、 I 2 C、 MSPI) を構成し、 内蔵 さ れた リ ソー
スのプ ロ グ ラ ミ ン グ、 コ ン フ ィ グ レーシ ョ ン、及びア ク セ スのための MachXO2 と の通信に使用 さ れます。 コ
ン フ ィ グ レーシ ョ ンポー ト ・ グループ内の sysCONFIG ピ ンは、 ア ク テ ィ ブに し てプ ロ グ ラ ミ ングに使用で
き ますが、 再コ ン フ ィ グ レーシ ョ ン し て汎用 I/O と し て機能する こ と も で き ます。
コ ン フ ィ グ レーシ ョ ン ・ ポー ト ピ ン を汎用 I/O と し て回復する には、 次のガ イ ド ラ イ ンに従 う 必要があ り ま
す。
• 未使用ポー ト をデ ィ セーブルする必要があ り ます。 そのためには、 Diamond の Spreadsheet View にあ る
Global Preferences (グ ローバル制約) タ ブを使用し ます。 各コ ン フ ィ グ レーシ ョ ン ・ ポー ト は、
sysCONFIG オプシ ョ ン ツ リ ーに リ ス ト さ れます。
• 外部ロ ジ ッ ク が、 デバイ ス ・ プ ロ グ ラ ミ ン グに影響を与えない よ う にする必要があ り ます。 MachXO2 が
デフォル ト モード ・ フ ィーチャ行ステート のと きに、 回復された sysCONFIGピンがドラ イブされないよ
うにします。例えば、MachXO2がデフォルトモード ・フィーチャ行ステートになったら、PROGRAMNを
Low に ド ラ イ ブ し ます。 PROGRAMN をデ ィ セーブルし た状態でフ ィ ーチャ行の再プ ロ グ ラ ムに失敗する
と、MachXO2をコンフィグレーションすることも、 ユーザモードにすることもできなくなります。
• JTAGENB を使用し て、 JTAG ポー ト を選択的に イ ネーブル及びデ ィ セーブルする際は注意が必要です。
JTAG I/O に接続された外部ロ ジ ッ ク が、 JTAG プロ グ ラ ミ ングポー ト と競合し てはいけません。
表 14-5 に共有 sysCONFIG ピ ンのデフ ォル ト ・ ステー ト を示し ます。 こ の表に示し た と お り 、 デフ ォル ト
モー ド ・ フ ィ ーチャ行デバイ スは JTAG、 SPI ス レーブ、 及び I 2 Cポートがイネーブルされます。ユーザモー
ド にな る と 、 MachXO2、 SSPI のデフ ォル ト ・ ス テー ト 、 及び I 2 C sysCONFIG ピ ンは汎用 I/O にな り ます。 そ
の結果、 デフ ォル ト の sysCONFIG ポー ト 設定を使用する と 、 SSPI ま たは I 2 C を使用し て MachXO2 をプ ロ グ
ラムできなくなります。SSPI または I 2 C sysCONFIG ピ ン を ユーザモー ド の ま ま にす る には、 Diamond の
Spreadsheet View エデ ィ タ を使用し て、 それ ら のピ ン を必ずイ ネーブルする必要があ り ます。
特記のない限 り 、 sysCONFIG ピ ンには V CCIO0 電圧が印加 さ れます。 バン ク 0 に接続 さ れた他の ロ ジ ッ ク を
用意する場合は、 こ の こ と に十分注意し て く だ さ い。
各 sysCONFIG ピ ンの機能について詳し く 説明し ます。
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表 14-5. sysCONFIG ピ ンのデフ ォル ト ・ ス テー ト
関連する
sysCONFIG ポー ト
セルフダウ ン ロード ・ ポー ト ピン
デフォルトモード ・ フ ィーチャ行
のデフ ォル ト のピ ン機能
(コンフ ィグレーシ ョ ン ・ モード)
MachXO2 プログラミングとコンフィグレーション
使用ガイド
ピ ンの方向
(コンフ ィグレーシ ョ ン ・
モード)
PROGRAMN: MachXO2 の コ ン フ ィ グ レーシ ョ ンに使用さ れる制御入力ピ ン。 イ ネーブル さ れる と、
PROGRAMN ピ ンは High から Low の遷移にセンシテ ィ ブで、内部的に弱 く プルア ッ プ されます。PROGRAMN
が Low に ド ラ イ ブ さ れる と 、 MachXO2 はユーザモー ド を終了し、 前述の よ う に初期化ス テ ッ プのデバ イ ス ・
コンフィグレーション・シーケンスを開始します。PROGRAMNピンをLowに保持すると、MachXO2は初期
化ス テ ッ プを終了で き な く な り ます。 PROGRAMN には、 ド ラ イ ブ さ れた こ と を MachXO2 が認識する ための
ド ラ イ ブ期間の最小パルス幅があ り 、MachXO2 フ ァ ミ リ データ シー ト の AC タ イ ミ ン グ項に記載 さ れていま
す。
PROGRAMN ピンがイ ネーブルされている場合は、 次の特殊ケースに注意し て く ださい。
ユーザモー ド フ ィ ー
チ ャ行のデフ ォル ト
機能
ピン名
PROGRAMN1 SDM PROGRAMN 弱いプルア ッ プのある入力 ユーザ定義 I/O
INITN SDM I/O 弱いプルア ッ プのある I/O ユーザ定義 I/O
DONE SDM I/O 弱いプルア ッ プのある I/O ユーザ定義 I/O
MCLK/CCLK SSPI/MSPI SSPI 弱いプルア ッ プのある入力 ユーザ定義 I/O
SN SSPI/MSPI SSPI 弱いプルア ッ プのある入力 ユーザ定義 I/O
SI/SISPI SSPI/MSPI SSPI 入力 ユーザ定義 I/O
SO/SPISO SSPI/MSPI SSPI 出力 ユーザ定義 I/O
CSSPIN MSPI I/O 弱いプルア ッ プのある I/O ユーザ定義 I/O
SCL I2 C I 2 C 双方向 ユーザ定義 I/O
SDA I2 C I 2 C 双方向 ユーザ定義 I/O
1. ユーザモー ド の PROGRAMN のデフ ォル ト は、 ispLEVER ® 8.1 SP1 及び Lattice Diamond ® 1.1 では PROGRAMN
• デバ イ スが JTAG か ら プ ロ グ ラ ム中の場合は、 JTAG モー ド ・ プ ロ グ ラ ミ ング ・ シーケン スが完了する ま
で PROGRAMN は無視 さ れます。
• デバイスのコンフィグレーシ ョ ン中に PROGRAMN ピンを ト グルする と、 プロセスが中断されて、 コン
フ ィ グ レーシ ョ ン ・ サ イ ク ルが再始動されます。
• デフォルトモード ・ フィーチャ行ステートのデバイスで PROGRAMN をド ライブする と、 SSPI 及びI 2 C
ポー ト がデ ィ セーブル さ れます。 SSPI ま たは I 2Cのプログラミング動作は、PROGRAMNのネゲート後に 開始し て く だ さ い。
• PROGRAMN は汎用 I/O と し て確保 さ れてい る場合で も電源起動時はア ク テ ィ ブです。 V CC がその (min)
に達し てか ら INITN が立ち上が る までの期間よ り 早 く PROGRAMN に接続された入力信号が High か ら
Low に遷移させてはな り ません。 さ も ない と 、 しばしば MachXO2 が コ ン フ ィ グ レーシ ョ ンに失敗する こ
と と な り 、 リ セ ッ ト 状態のま まにな り ます。 図 14-4 を参照し て下さ い。
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図 14-4. PROGRAMN が常時監視される周期
図 14-5. PROGRAMN か ら の コ ン フ ィ グ レーシ ョ ン ・ タ イ ミ ング
PROGRAMN
PROGRAMN
INITN
DONE
VCC VCC min.
INITN
t DPPINIT
t DPPDONE
MachXO2 プログラミングとコンフィグレーション
使用ガイド
PROGRAMN transitions observed
INITN: INITN ピンは双方向のオープン ド レ イ ン制御ピンで、 次の機能があ り ます。
t PRGMJ
• 電源投入後、 PROGRAMN の ド ラ イ ブ後、 ま たは REFRESH コ マン ド 実行後に Low にな り 、 コ ン フ ィ グ
レーションSRAMの消去中であることを示します。Lowのドライブ時間は、tINTIL パラ メータで規定され
ます。
• tINTIL 期間の経過後、 INITN ピ ンがネゲー ト さ れて (High) コ ン フ ィ グ レーシ ョ ンの準備がで き た こ と を
示し ます。 MachXO2 は、 内部フ ラ ッ シ ュ メ モ リ または外付け SPI フ ラ ッ シ ュか ら、 コ ン フ ィ グ レーシ ョ
ン ・ データ の ロー ド を開始し ます。
• INITN を tINTIL 期間の経過前に外部デバ イ スか ら Low に ド ラ イ ブする こ と に よ り 、 コ ン フ ィ グ レーシ ョ ン
を開始する こ と を防止で き ます。 複数のプ ロ グ ラ マブルデバイ スがチェーン接続されてい る場合は、 こ れ
が役立ちます。 tINTIL 時間が最も長いプロ グ ラ マブルデバイ スは、 そのデバイ スの準備ができ る まで、
チェーン内の他の全てのデバイ スにデータ取得開始を待たせる こ と がで き ます。
• INITN が持つ最後の機能は、 コ ン フ ィ グ レーシ ョ ン ・ データ の読み出し中にエ ラーを通知する こ と です。
tINTIL が経過し、 INITN ピンが一度 High になった後に INITN が Low にな る こ と は、 コ ンフ ィ グレーシ ョ ン
中に MachXO2 がエ ラーを検出し た こ と を示し ます。
INITN は次の条件でア ク テ ィ ブにな り 、 初期化ス テー ト がア ク テ ィ ブであ る こ と を示し ます。
• 電源の供給が開始された
• PROGRAMN の立ち下がりエッジが発生した
• スレーブ ・ コンフィグレーシ ョ ン ・ ポート (JTAG、 SSPI、 I2C、 ま たは WISHBONE) を使用し て、 IEEE
1532 REFRESH コ マン ド が送信さ れた
エ ラー条件に よ って INITN ピ ンが ド ラ イ ブ さ れた場合は、 コ ン フ ィ グ レーシ ョ ン ・ ビ ッ ト ス ト リ ーム を修正
し、 MachXO2 を強制的に初期化ス テー ト にする と 、 エ ラーを解消で き ます。
t INITL
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図 14-6. コ ン フ ィ グ レーシ ョ ン ・ エ ラーの通知
PROGRAMN
INITN
DONE
t INITL
MachXO2 プログラミングとコンフィグレーション
使用ガイド
Configuration
Error
Configuration
Started
デフ ォル ト モー ド ・ フ ィ ーチ ャ行ス テー ト にあ る場合、MachXO2 デバイ スの INITN の状態はデバ イ ス外部か
ら認識でき ません。 このモード の INITN ピンは、 デフ ォル ト で High にプルア ッ プされます。 図 14-6 に示す
INITN の動作が MachXO2 の外部か ら認識される のは、 INITN ピ ンが イ ネーブル さ れた場合だけです。
INITN は汎用 I/O と し て回復で き ます。 デフ ォル ト では、 INITN ピ ンはデ ィ セーブル さ れます。 イ ネーブル
する には、 Diamond の Spreadsheet View を使用し ます。
ビ ッ ト ス ト リ ームの読み出し時にエ ラーが検出された場合は、 INITN が Low にな り 、 内部 DONE ビ ッ ト は
セ ッ ト さ れず、 DONE ピ ンが Low のま ま と なって、 デバイ スはウ ェ イ ク ア ッ プ し ません。 次の場合、 デバ イ
スはコンフ ィグレーシ ョ ンに失敗します。
• ビ ッ ト ス ト リ ーム CRC エ ラーが検出 さ れた
• 無効な コ マン ド (エ ラー) が検出された
• オンチップフラ ッシュからのロード時にタイムアウ トエラーが発生した
• オンチップ ・ コンフィグレーシ ョ ン SRAM またはオンチップ ・ フラ ッシュ メモリの末尾に達したと きに、
プ ロ グ ラ ム完了 (Program Done) コ マン ド を検出し なかった
DONE: 弱 く プルア ッ プされた双方向オープン ド レ イ ンで、 MachXO2 がユーザモード であ る こ と を通知し ま
す。 DONE がユーザモー ド への移行を最初に示すこ と がで き る のは、 内部 DONE ビ ッ ト がアサー ト さ れた後
だけです。 内部 DONE ビ ッ ト は、 MachXO2 のウ ェ イ クアップ ・ ステー ト の開始を示し ます。
DONE ピ ン出力は SDM_PORT コ ン フ ィ グ レーシ ョ ン ・ パ ラ メ ータ で制御 さ れ、 Diamond の Spreadsheet View
(スプレ ッ ド シー ト ・ ビ ュー) で変更で き ます。 デフ ォル ト では、 MachXO2 がデフ ォル ト モー ド ・ フ ィ ーチ ャ
行ス テー ト の場合に、 DONE ピ ンは汎用 I/O にな り ます。 デフ ォル ト モー ド では、 内部 DONE ビ ッ ト のア
サート後、MachXO2が自動的にウェイクアップ・シーケンスを順に実行します。MachXO2がウェイクアッ
プを停止し、 DONE ピ ンが High に ド ラ イ ブ さ れる まで待つ こ と はあ り ません。
外部デバイ スが DONE ピ ン を Low に ド ラ イ ブ し続け る と 、その期間はユーザモー ド に移行し ない状態に保持
できます。 そのためには、 SDM_PORT で DONE I/O をイネーブルし、 MachXO2 のフィーチャ行をプログラ
ムする必要があります。DONEをLowにドライブしたままにする一般的な理由は、複数のFPGAを全てコン
フ ィ グレーシ ョ ンでき る よ う にする こ と です。各 FPGA が DONE ステー ト に達する と ユーザ動作を開始でき
ます。 (チェーンに し て DONE ピ ン を ワ イ ヤー ド オア接続し た場合、) 最後の FPGA が コ ン フ ィ グ レーシ ョ ン
さ れる と 、 全ての FPGA が一斉に動作を開始し ます。
MachXO2 が初期化モー ド にな る と 、 INITN ピ ン と 連動し て DONE ピ ンが Low に ド ラ イ ブ さ れます。 既に説
明したとおり、電源が投入されるか、PROGRAMN がドライブされるか、アクティブなコンフィグレーショ
ン ・ ポー ト か ら IEEE 1532 Refresh コ マン ド を受信する と こ のス テー ト にな り ます。
DONE ピ ン をサンプ リ ン グする こ と で、 外部デバ イ スが MachXO2 の コ ン フ ィ グ レーシ ョ ン終了を知る方法
と し て利用で き ます。 ただ し、 IEEE 1532 JTAG を使用し て SRAM を コ ン フ ィ グ レーシ ョ ンする と 、 DONE ピ
ンがバウ ンダ リ ス キ ャ ン ・ セルに よ って ド ラ イ ブ さ れる ため、 IEEE 1532 JTAG に よ る コ ン フ ィ グ レーシ ョ ン
中は DONE ピ ンのス テー ト が意味を持たな く な り ます(コ ン フ ィ グ レーシ ョ ンが完了する と 、DONE はフ ィ ー
チャ行の SDM_PORT 設定で定義さ れた動作 と な り ます)。 MachXO2 がデフ ォル ト モー ド ・ フ ィ ーチ ャ行ス
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MachXO2 プログラミングとコンフィグレーション
使用ガイド
テー ト の場合も、 DONE ピ ンは High にプルア ッ プ さ れます。 こ の動作に よ って、 DONE ピ ン をモニ タ し てい
る他の ロ ジ ッ ク に、 コ ン フ ィ グ レーシ ョ ンの完了を認識 させる こ と がで き ます。
MSPI 及び SSPI コ ン フ ィ グ レーシ ョ ン ・ ポー ト ピ ン
表 14-6. MSPI コ ン フ ィ グ レーシ ョ ン ・ ポー ト ピ ン
ピン名 機能 方向 記 述
MCLK/CCLK MCLK
弱いプルア ッ プのあ
る出力
CSSPIN CSSPIN 出力
SI/SISPI SISPI 出力
SO/SPISO SPISO 入力
SN SN/IO 入力
表 14-7. SSPI コ ン フ ィ グ レーシ ョ ン ・ ポー ト ピ ン
MachXO2 のコ ン フ ィ グレーシ ョ ン ・ ロジ ッ クから スレーブ SPI フ
ラ ッ シ ュ メ モ リ への、 デー タの送信 / 受信のタ イ ミ ングに使用さ
れるマス タ ク ロ ッ ク。 外部及びデュ アルブー ト ・ コ ン フ ィ グレー
ション・モードでは、MCLKに1Kのプルアップ抵抗を推奨
コ ン フ ィ グレーシ ョ ン ・ デー タが格納された外付け SPI フ ラ ッ
シュメモリのイネーブルに使用されるチップセレク ト
MachXO2 コ ン フ ィ グレーシ ョ ン ・ ロジ ッ クから スレーブ SPI フ
ラ ッ シ ュ メ モ リ に出力デー タ を伝達する
スレーブ SPI フ ラ ッ シ ュ メ モ リ から MachXO2 コ ン フ ィ グレーシ ョ
ン・ロジックに出力データを伝達する
.MachXO2 コ ン フ ィ グレーシ ョ ン ・ ロジ ッ クの SSPI チ ッ プセレ ク
ト 入力。 MSPI ポー ト がア ク テ ィ ブの場合は常に、 外部で High にプ
ルア ッ プする
ピン名 機能 方向 記 述
MCLK/CCLK CCLK
弱いプルア ッ プのある
入力
SI/SISPI SI 入力
SO/SPISO SO 入力
SN SN
弱いプルア ッ プのある
入力
外部 SPI マス タ デバイ スから MachXO2 コ ン フ ィ グレーシ ョ ン ・ ロ
ジ ッ クへのデー タの送信 / 受信のタ イ ミ ングに使用される ク ロ ッ ク
外部 SPI マス タから MachXO2 コ ン フ ィ グレーシ ョ ン ・ ロジ ッ ク に出
力データ を伝達する
MachXO2コンフィグレーシ ョ ン ・ ロジッ クから外部 SPIマスタに出 力データ を伝達する
MachXO2 コ ン フ ィ グレーシ ョ ン ・ ロジ ッ クの SSPI チ ッ プセレ ク ト 入
力。 SN はア ク テ ィ ブ Low 入力
MCLK/CCLK: MCLK/CCLK がア ク テ ィ ブな場合は、 MachXO2 の コ ン フ ィ グ レーシ ョ ン ・ データ をシーケ ン
シ ャルに ロー ド する ための ク ロ ッ ク と し て使用されます。 こ のピ ンの機能は次の と お り です。
デフ ォル ト モー ド ・ フ ィ ーチャ行ス テー ト の MachXO2 では、 MCLK/CCLK ピ ンはデフ ォル ト ・ ス テー ト で
コ ン フ ィ グ レーシ ョ ン ・ ク ロ ッ ク (CCLK) と し て機能し ます。 こ のス テー ト では、 外部 SSPI マ ス タ コ ン ト
ローラ が MachXO2 をプ ロ グ ラ ムで き ます。 最大 CCLK 周波数及びセ ッ ト ア ッ プ / ホール ド ・ パ ラ メ ータは、
MachXO2 フ ァ ミ リ データ シー ト の AC タ イ ミ ン グ項に記載されています。 SSPI ポー ト を使用し て、 ユーザ
モー ド にな った MachXO2 をプ ロ グ ラ ムする場合は、 SSPI ポー ト を イ ネーブルする よ う フ ィ ーチ ャ行を構成
する必要があ り ます。
MachXO2 がデュ アルブー ト ま たは外部ブー ト モー ド に設定 さ れてい る場合、 MCLK/CCLK ピ ンはマ ス タ ク
ロ ッ ク (MCLK) と し て機能し ます。 こ れら のモー ド を使用する際は、 1K の外付けプルア ッ プ抵抗を推奨し
ます。 MCLK が出力 と な り 、 MachXO2 の MSPI コ ン フ ィ グ レーシ ョ ン ・ ポー ト に接続さ れた SPI フ ラ ッ シ ュ
の基準 ク ロ ッ ク を提供し ます。 全ての コ ン フ ィ グ レーシ ョ ン ・ データ を受信する まで、 MCLK はア ク テ ィ ブ
にドライブされます。MachXO2がユーザモードになると、MCLK出力はト ライステートになり、汎用I/O と
し て使用で き る よ う にな り ます。 し か し コ ン フ ィ グ レーシ ョ ン後の多 く の使い方 と し ては、MCLK は外部 SPI
フ ラ ッ シ ュ メ モ リ に よ る メ モ リ ・ ト ラ ンザ ク シ ョ ン実行用の基準 ク ロ ッ ク と し て確保 さ れます。
MachXO2 は内部オシ レータ か ら MCLK を発生し ます。 通常、 MCLK の初期周波数は 2.08MHz です。 こ の
MCLK 周波数は、 MCCLK_FREQ パ ラ メ ータ を使用し て変更で き ます。 MCCLK_FREQ の選択には、 Diamond
の Spreadsheet View を使用し ます。 対応し てい る MCLK 周波数の全 リ ス ト は、 表 14-8 を参照し て く だ さ い。
14-14 tn1204_02.2

表 14-8. MachXO2 MCLK の有効な周波数
MachXO2 プログラミングとコンフィグレーション
使用ガイド
2.08 9.17 33.25
2.46 10.23 38.00
3.17 13.30 44.33
4.29 14.78 53.20
5.54 20.46 66.50
7.00 26.60 88.67
8.31 29.56 133.00
デバイ ス ・ コ ン フ ィ グ レーシ ョ ンの初期化ス テ ッ プの中で、 MCCLK_FREQ を使用し て指定さ れた周波数値
が MachXO2 に ロー ド さ れます。 MachXO2 が新し い MCLK_FREQ 値を受け取る と 、 MCLK 出力は選択された
周波数での ド ラ イ ブを開始し ます。 MCCLK_FREQ を選択する と きは、 SPI フ ラ ッ シ ュ メ モ リ ま たは PCB の
周波数仕様を超過し ない よ う 注意し、 ま た MachXO2 フ ァ ミ リ データ シー ト で MachXO2 の AC 仕様を確認し
てください。
SN: SSPIポートのチップセレクト入力ピンです。外部SPIバスマスタは、MachXO2のプログラミング及びコ
ン フ ィ グ レーシ ョ ン ・ ロ ジ ッ ク を使用し て動作を実行する ため、 SN ピ ン を ア ク テ ィ ブ Low に ド ラ イ ブ し ま
す。 SN ピ ン を使用で き る のは、 MachXO2 がデフ ォル ト モー ド ・ フ ィ ーチ ャ行ス テー ト の場合、 及び SSPI
ポー ト が ENABLE に設定されたステー ト のユーザモード の場合です。 SSPI ポー ト が DISABLE に設定されて
い る場合、 SN ピ ンは汎用 I/O にな り ます。
MachXO2 が正し く 動作する には、 SN ピ ン を正し いス テー ト に保つ こ と が重要です。
• MSPI を使用し て コ ン フ ィ グ レーシ ョ ンする場合は、 SN をネゲー ト (High に固定) する必要があ り ます。
• MachXO2 がユーザモー ド で内部 WISHBONE バス を使用し て SPI メ モ リ ・ ト ラ ンザ ク シ ョ ン を初期化する
場合は、 SN をネゲー ト する必要があ り ます。
• I 2Cを使用してMachXO2内のコンフィグレーション・ロジックにアクセスする場合は、SNをネゲートす る必要があ り ます。
• SNがドライブされた場合は、CSSPINをネゲートし、共有SPIピンをハイインピーダンス状態にする必要
があ り ます。
– MSPI ポー ト と SSPI ポー ト は、 SI/SISPI、 SO/SPISO、 MCLK/CCLK と い う 3 本のピ ン を共有し ます。
MachXO2 では、 両方のポー ト を使用でき ますが、 両方に同時にア ク セスする こ と はでき ません。 SSPI
及び MSPI ポー ト の両方を イ ネーブルし た場合は、 こ れら のポー ト を時分割で使用する必要があ り ま
す。
SN ピ ン を外部か ら High にプルア ッ プする こ と で、 内部の弱いプルア ッ プを強化する こ と を推奨し ます。
CSSPIN: MSPI コ ン フ ィ グ レーシ ョ ン ・ モー ド で外付け SPI フ ラ ッ シ ュ を イ ネーブルする ため使用 さ れる、 ア
ク テ ィ ブ Low のチ ッ プセレ ク ト 入力ピ ンです。 外部ま たはデュ アルブー ト ・ モー ド で コ ン フ ィ グ レーシ ョ ン
する よ う MachXO2 がプ ロ グ ラ ム さ れる と 、接続された SPI フ ラ ッ シ ュ に対し て CSSPIN ピ ンが ド ラ イ ブ さ れ
ます。 MachXO2 は、 全てのコンフィグレーショ ン ・データバイ トがロード されるまで CSSPIN をアサート し
続け、 その後 CSSPIN はハ イ イ ン ピーダン ス状態にな り ます。
MachXO2 がデフ ォル ト モー ド ・ フ ィ ーチャ行ス テー ト の場合、CSSPIN ピ ンは弱 く プルダ ウ ン さ れた汎用 I/O
と な り ます。外部及びデュ アルブー ト ・ コ ン フ ィ グ レーシ ョ ン ・ モー ド で使用する場合は、外付けのプルア ッ
プ抵抗が必要です。 CSSPIN の電位は、 SPI フ ラ ッ シ ュ メ モ リ VCC の立ち上が り ・ 下が り に連動する必要が
あ り ます。 MachXO2 がユーザモー ド にな る と 、 汎用 I/O の ま まにな り ます。 内部 SPI マ ス タ ロ ジ ッ ク が
CSSPIN を使用でき る よ う 予約するには、 MSPI ポー ト を イ ネーブルする必要があ り ます。
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MachXO2 プログラミングとコンフィグレーション
使用ガイド
SPIフラッシュメモリによっては、チップセレクト入力がフラッシュメモリのVCC と連動して立ち上がり ・
下が り する必要があ り ます。 デフ ォル ト で、 CSSPIN ピ ンには内部に弱いプルダ ウ ン抵抗が付いていますの
で、 4.7 ~ 10KΩ のプルア ッ プ抵抗を付加する こ と を推奨し ます。
SI/SISPI: デュ アル機能の双方向ピ ンで、 その方向はマ ス タ ま たはス レーブのど ち ら のモー ド がア ク テ ィ ブか
で決ま り ます。 SI/SISPI は、 SSPI モー ド 使用時は入力データ ピ ンにな り 、 MSPI モー ド 使用時は出力データ ピ
ンにな り ます。MSPI モードでは、全てのコンフ ィ グレーシ ョ ン・データバイ ト がロード されるまで MachXO2
が SI/SISPI を ド ラ イ ブ し、 その後 SI/SISPI はハ イ イ ン ピーダン ス ・ ス テー ト にな り ます。
こ のピ ン を SI/SISPI と し て確保し、 SPI イ ン ターフ ェ イ スへのア ク セ ス を許可する には、 sysCONFIG 制約の
SLAVE_SPI_PORT ま たは MASTER_SPI_PORT の少な く と も 1 つを ENABLE に設定する必要があ り ます。
SO/SPISO: デュ アル機能の双方向ピ ンで、 その方向は、 マ ス タ ま たはス レーブのど ち ら のモー ド がア ク テ ィ
ブかで決ま り ます。 MSPI モー ド 使用時は入力データ ピ ンにな り 、 SSPI モー ド 使用時は出力データ ピ ンにな
ります。
こ のピ ン を SO/SPISO と し て確保し、 SPI イ ン ターフ ェ イ スへのア ク セ ス を許可する には、 sysCONFIG 制約
の SLAVE_SPI_PORT ま たは MASTER_SPI_PORT の少な く と も 1 つを ENABLE に設定する必要があ り ます。
I 2 C コ ン フ ィ グ レーシ ョ ン ・ ポー ト ピ ン
SCL: MachXO2 には I 2 Cコンフィグレーション・ポートがあります。SCLはI 2 Cシリアルクロック・ピンで、
I 2 Cバス・ ト ラ ンザ ク シ ョ ンの開始 と タ イ ミ ン グに使用 さ れます。双方向のオープン ド レ イ ン信号で、MachXO2
のI 2 C コ ン ト ローラ がバス ト ラ ンザ ク シ ョ ン ・ マ ス タ の場合は出力、 外部 I 2 C マ ス タ が MachXO2 内部 リ ソー
スにア ク セ スする場合は入力にな り ます。 SCL が動作する ためには、 外付けプルア ッ プ抵抗が必要です。
SCLピンを使用できるのは、MachXO2がデフォルトモード ・フィーチャ行ステートの場合です。I 2 Cポート
がユーザモー ド で も使用で き る よ う にする には、 I2C_PORT を イ ネーブルする必要があ り ます。 I 2 Cポートを
ENABLE に設定し なかった場合、 SCL ピ ンは汎用 I/O にな り ます。
SDA: I 2 C シ リ アルデータ入出力ピ ンです。 双方向のオープン ド レ イ ンで、 動作する ためには外付けプルア ッ
プ抵抗が必要です。 こ のピ ンの方向は、 I 2 C バス上のデータ ト ラ ンザ ク シ ョ ン中に動的に変化し ます。 状態
は、 その時点のバスマス タ がどれか と 、 そのマ ス タ が実行中の動作で決ま り ます。
SDAピンを使用できるのは、MachXO2がデフォルトモード ・フィーチャ行ステートの場合です。I 2 Cポート
がユーザモー ド で も使用で き る よ う にする には、 I2C_PORT を イ ネーブルする必要があ り ます。 I 2 Cポートを
ENABLE に設定し なかった場合、 SDA ピ ンは汎用 I/O にな り ます。
JTAG コ ン フ ィ グ レーシ ョ ン ・ ポー ト ピ ン
JTAG ピ ンは標準 IEEE 1149.1 TAP (Test Access Port) を提供し ます。 JTAG ポー ト は MachXO2 で唯一の、 コ
ン フ ィ グ レーシ ョ ン、 プ ロ グ ラ ミ ン グ、 及び複数デバイ ス ・ コ ン フ ィ グ レーシ ョ ンの各機能の実行が可能な
コンフィグレーション・ポートです。JTAGポートによるプログラミングとコンフィグレーションでは、IEEE
1532 準拠の コ マン ド が使用されます。 IEEE 1532 機能に加えて、 MachXO2 には必須の IEEE 1149.1 TAP コ マ
ン ド が全て用意され、 プ リ ン ト 基板アセンブ リ の検証が可能です。
JTAG ポー ト は、 MachXO2 がデフ ォル ト モード ・ フ ィ ーチャ行ステー ト の場合に、 デフ ォル ト でイネーブル
にな り ます。 他の全ての コ ン フ ィ グ レーシ ョ ン ・ ポー ト ピ ン と 同様、 JTAG ピ ン も汎用 I/O にする こ と がで
きます。 他のポート とは異なり、 JTAG ポートのデフォルト ・ ステート (ENABLE ステート) はユーザモー
ド で も ア ク テ ィ ブな ま まにな り ます。 JTAG_PORT 制約を DISABLE ス テー ト に設定する と 、 JTAG ピ ン を汎
用 I/O と し て回復で き ます。 JTAG ポー ト は、 専用プ ロ グ ラ ム ピ ンのま まにする こ と を推奨し ます。
JTAG ポー ト を DISABLE ス テー ト に設定する と 、 JTAGENB 入力が イ ネーブル さ れ、 JTAG ピ ン を多重化で き
ます。JTAGENB を High に ド ラ イ ブする と 、JTAG ピ ンは IEEE 1149.1 の特性を持ち ます。JTAGENB をネゲー
ト (Low に ド ラ イ ブ) する と 、 JTAG ポー ト ピ ンが汎用 I/O にな り ます。 JTAG ポー ト ピ ンの多重化を利用す
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MachXO2 プログラミングとコンフィグレーション
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る場合は、 JTAG ポー ト 回路の設計には注意が必要です。 JTAG ポー ト に接続 さ れた ロ ジ ッ ク と の競合を防止
してください。
デバイ スが IEEE 1149.1 制御でプ ロ グ ラ ム さ れてい る場合は、 プ ロ グ ラ ミ ン グの進行状況の判定に、 DONE
な どの sysCONFIG プ ロ グ ラ ミ ング ピ ン を使用で き ません。 こ れはバウ ンダ リ ス キ ャ ン ・ セルの状態に よ る
ピ ンの ド ラ イブが、 通常の内部ロ ジ ッ ク ではな く IEEE JTAG 標準に従って行われるためです。
表 14-9. JTAG ポー ト ピ ン
ピ ンの機能 (コ ン フ ィ グレー ピ ンの方向 (コ ン フ ィ グレー デフォルト機能
ピン名
ション・モード)
ション・モード)
(ユーザモー ド )
TDI TDI 弱いプルア ッ プのある入力 TDI
TDO TDO 弱いプルア ッ プのある出力 TDO
TCK TCK 入力 TCK
TMS TMS 弱いプルア ッ プのある入力 TMS
JTAGENB I/O 弱いプルダウンのある I/O I/O
TDO (Test Data Output) : シ リ アルテ ス ト 命令及びデータ をシフ ト ア ウ ト する ために使用 さ れます。 TDO が
内部回路か ら ド ラ イ ブ さ れていない場合、 こ のピ ンはハイ イ ン ピーダン スにな り ます。 ハ イ イ ン ピーダン ス
でなくなるのは、JTAG ステートマシンがシフ ト IR またはシフ ト DR ステートの場合だけです。 このピンは、
JTAG コ ネ ク タ の TDO、 ま たは JTAG チェーンの下流デバ イ スの TDI に配線する必要があ り ます。 TDO ピ ン
にはプルア ップ抵抗が内蔵されお り 、 VCCIO バン ク 0 (V CCIO0 ) にプルアップされています。
TDI (Test Data Input) : シ リ アルテ ス ト 命令及びデータ をシフ ト イ ンする ために使用 さ れ、 JTAG コ ネ ク タ の
TDI、 ま たは JTAG チェーンの上流デバイ スの TDO に配線する必要があ り ます。 TDI ピ ンにはプルア ッ プ抵
抗が内蔵されてお り 、 V CCIO0 にプルア ップされています。
TMS (Test Mode Select) : 1149.1 準拠ス テー ト マシンのス テー ト 遷移を制御する入力ピ ンで、 TCK の立ち上
が り エ ッ ジでサンプ リ ング さ れます。JTAG ス テー ト マシンは、現在の TAP ス テー ト と サンプル時の TMS 入
力レベルに よ って、そのス テー ト を維持する か、ま たは新し い TAP ス テー ト に遷移し ます。JTAG 仕様に従っ
て、 TMS にはプルア ップ抵抗が内蔵されてお り、 V CCIO0 にプルア ップされています。
TCK (Test Clock) : 他の JTAG ポー ト ピ ンの タ イ ミ ン グに使用 さ れる ク ロ ッ ク です。 データは TCK の立ち上
がりエッジで命令レジスタまたはデータレジスタにシフトインされ、TCKの立ち下がりエッジでシフトアウ
ト さ れます。 TAP は静的デザ イ ン と なっていて、 TCK は High ま たは Low ス テー ト で停止する こ と がで き ま
す。 TCK の最高入力周波数は、 MachXO2 フ ァ ミ リ データ シー ト の DC 及びス イ ッ チン グ特性の項に記載 さ
れています。 TCK ピ ンはプルア ッ プ さ れていません。 MachXO2 の電源投入時に TAP コ ン ト ローラ の予期し
ない ク ロ ッ ク 動作を防止する ため、 4.7KΩ の外付けプルダ ウ ン抵抗を推奨し ます。
JTAGENB: JTAG ENABLE ピ ンは IEEE 1149.1 準拠ピ ン と も呼ばれ、 JTAG ポー ト の多重化に使用可能な入力
ピンです。JTAGENB ピンはユーザモード でのみア ク テ ィ ブにな り ます。JTAG ポー ト が ENABLE ステー ト の
と き に、 JTAGENB ピ ンはユーザ I/O にな り ます。 図 14-7 に、 MachXO2 デバイ スの JTAG ポー ト のデフ ォル
ト動作を示します。
図 14-7. JTAG_PORT = ENABLE 時の JTAG ポー ト のデフ ォル ト
TCK
TMS
TDI
TDO
TCK/IO
TMS/IO
TDI/IO
TDO/IO
MachXO2
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JTAG ポー ト は汎用 I/O にで き ます。それには、JTAG_PORT の制約を Diamond の Spreadsheet View で DISABLE
に設定し ます。 JTAG ポー ト が DISABLE ス テー ト の場合、 JTAGENB ピ ンは専用入力にな り ます。 JTAGENB
を Low にする と JTAG ポー ト がデ ィ セーブル さ れ、 4 本の JTAG ピ ンが汎用 I/O にな り ます。 JTAGENB 入力
を High にする と 、 JTAG ポー ト が イ ネーブル さ れます。 図 14-8 に、 JTAGENB で制御さ れた JTAG ポー ト の
動作を示し ます。
図 14-8. JTAG_PORT = DISABLE 時の JTAG ポー ト の動作
GND
JTAGENB = ‘0’
I/O
I/O
I/O
I/O
IO/JTAGENB
TCK/IO
TMS/IO
TDI/IO
TDO/IO
JTAGENB 機能を使用する際は、 JTAG I/O ピ ンに接続された ロ ジ ッ ク が、 JTAG プ ロ グ ラ ミ ングシ ス テム と 競
合し ないよ う する こ と が非常に重要です。 外部ロ ジ ッ クは、 外部プロ グ ラ ミ ングシステムで実行される全て
の JTAG ト ラ ンザ ク シ ョ ン を無視する必要があ り ます。
ラ テ ィ スのパラ レルポー ト または USB ダウ ン ロード ケーブルには、 ispEN と い う 出力があ り ます。 この ispEN
信号を JTAGENB 入力に接続する と 、 JTAG ポー ト を使用する かど う かを制御で き ます。 JTAGENB 入力を制御
する別の メ カニズム と し ては、 必要に応じ て取 り 付け と 取 り 外し が可能なジ ャ ンパを使用する方法があ り ま
す。
コンフィグレーション ・モード
MachXO2 MachXO2
VCCIO
JTAGENB = ‘1’
IO/JTAGENB
TCK/IO
TMS/IO
TDI/IO
TDO/IO
MachXO2 には、不揮発性 メ モ リ か ら コ ン フ ィ グ レーシ ョ ン SRAM に ロー ド する複数のオプシ ョ ンが用意 さ れ
ています。前の項では、MachXO2 コンフィグレーション・ロジックとの通信に必要な物理インターフェイス
について説明し ま し た。 この項では、 様々なコ ンフ ィ グレーシ ョ ン ・ モード それぞれの機能を中心に説明し
ます。Diamond の Spreadsheet View(スプレ ッ ド シー ト ・ ビ ュー) で必要な、重要な設定について も説明し ます。
SDM モー ド
SDM は MachXO2 の主要な コ ン フ ィ グ レーシ ョ ン ・ モー ド で、 その利点 と し ては次の も のがあ り ます。
• 速度 : デバ イ ス規模に も よ り ますが、 MachXO2 が数 ミ リ 秒で実行可能な ス テー ト にな り ます。
• セキュ リ ティ : SRAM への ロー ド 中、 コ ン フ ィ グ レーシ ョ ン ・ データ がデバイ ス外部に露出する こ と があ
り ませんので、 内部 メ モ リ が読み取ら れる こ と を防止で き ます。
• 低コス ト : MachXO2 のプ ロ グ ラ ミ ン グ専用の不揮発 メ モ リ を購入する必要があ り ません。
• ボード面積の削減 : 外付け不揮発 メ モ リ が不要 と な る ため、 ボー ド を小型化で き ます。
• 信頼性の向上 : シ ス テムア ッ プデー ト 時に内部フ ラ ッ シ ュ メ モ リ に問題があ る場合、 MachXO2 を外付け
フ ラ ッ シ ュ メ モ リ か ら起動で き ます。
SDM を使用し てい る場合、 MachXO2 はコ ン フ ィ グ レーシ ョ ン ・ データ を内部フ ラ ッ シ ュ メ モ リ か ら取得し
ます。 SDM が ト リ ガ さ れる のは、 電源投入時、 REFRESH コ マン ド の受信時、 ま たは PROGRAMN ピ ンの ド
ライブ時です。図 14-5に示したように、内部フラッシュメモリには3つのセクタがあります。ほとんどの
場合、 最初のセ ク タ には MachXO2 デバイ スの コ ン フ ィ グ レーシ ョ ン ・ データ を格納で き る だけの十分な容
量があ り ます。 コ ン フ ィ グ レーシ ョ ン ・ データ サ イ ズは、 圧縮の程度、 及びデザ イ ン内で初期化する EBR コ
ンポーネン ト 数に依存し て変動し ます。 コ ン フ ィ グ レーシ ョ ン ・ データ のサ イ ズが増加する と 、 CFM セ ク タ
TCK
TM
TDIS
TDO
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がオーバフ ローする可能性があ り ます。 コ ン フ ィ グ レーシ ョ ン ・ データ が UFM セ ク タ にオーバフ ローで き
るようにすると、 このオーバフローに対処できます。 まれなケースとして、 コンフィグレーション・データ
が CFM と UFM を合わせたサイズからオーバフローする こ とがあ り この場合、 SDM が使用できません。
CFM/UFM オーバフ ローの発生時は、 MSPI コ ン フ ィ グ レーシ ョ ン ・ モー ド を使用する必要があ り ます。
通常の状況では、 コ ン フ ィ グ レーシ ョ ン ・ データ が CFM セ ク タ に完全に収ま り ます。 初期化 EBR がそれほ
ど多数ないデザ イ ンは、 ほぼ必ず こ の条件に適合し ますので、 UFM は内部フ ラ ッ シ ュ メ モ リ ・ ア レ イ と し て
ユーザ用途に使用で き ます。 CONFIGURATION オプシ ョ ンは CFG に設定する こ と を推奨し ます。 こ の よ う
に設定する と 、 コ ン フ ィ グ レーシ ョ ン ・ データ が UFM にオーバフ ローする こ と が防止され、 UFM に格納 さ
れたデータ がデバイ スの更新時に上書き さ れる こ と がな く な り ます。
第 2 のフ ラ ッ シ ュ セ ク タ であ る UFM には、 3 種類の使用モデルがあ り ます。
• CFM からのコンフィグレーシ ョ ン ・データのオーバフロー
• EBR の初期化 と ユーザ定義のス ト レージ
• ユーザ定義のス ト レージ
デフォル ト で Diamond は、初期化 EBR データをコンフ ィ グレーシ ョ ン ・データ イ メージ内に作成し ます。 そ
の結果、 コ ン フ ィ グ レーシ ョ ン ・ データ が UFM セ ク タ にオーバフ ローする こ と があ り ます。 デフ ォル ト ・ ス
テー ト を変更する には、Diamond の Spreadsheet ツールを使用し て sysCONFIG の CONFIGURATION エン トリ
を修正する必要があ り ます。 CONFIGURATION エン ト リ のデフ ォル ト ・ ス テー ト は "CFG" に設定 さ れてい
ます。
コ ン フ ィ グ レーシ ョ ン ・ データは論理的に分割し、 EBR の初期化データ を UFM に配置する こ と がで き ます。
CONFIGURATION オプシ ョ ン を CFG_EBRUFM に設定する と 、 Diamond ソ フ ト ウ ェ アが コ ン フ ィ グ レーシ ョ
ン ・ データは CFM に配置し、 EBR 初期化データ を UFM に配置する よ う にな り ます。 こ の場合、 EBR 初期化
データ が UFM の先頭ページに格納 さ れます。 IPexpress を使用する と 、 メ モ リ 初期化フ ァ イ ルを UFM に対応
付け る こ と がで き ます。 なお、 現行の Diamond 開発ツールには、 UFM に格納された EBR 初期化データ を、
MachXO2 フ ァ ブ リ ッ ク 内の対応する EBR にマ ッ ピ ン グする手段は用意 さ れていません。
初期化 EBR データ の自動割 り 当てだけでな く 、ユーザ固有の目的にデータ ブ ロ ッ ク を追加する こ と も で き ま
す。 こ のデータは、 EBR 初期化データ と の競合を防止する ため、 UFM の末尾の メ モ リ 位置に格納さ れます。
ユーザ定義ス ト レージモー ド の動作では、UFM セ ク タ を汎用フ ラ ッ シ ュ メ モ リ の よ う に動作 させる こ と がで
き ます。 IPexpress を使用し てデータ を初期化する こ と も、 消去可能セ ク タ が 1 つの個別フ ラ ッ シ ュ メ モ リ ・
デバイ スであ る かの よ う に、 こ のセ ク タ を使用する こ と も で き ます。
こ の 3 つのいずれの場合も、 UFM セ ク タ全体を消去し なければな り ません。 コ ン フ ィ グ レーシ ョ ン ・ デー
タ、 EBR 初期化データ、 及びイ ンプ リ メ ンテーシ ョ ン固有のデータ の回復を必ず行 う 必要があ り ます。 すな
わち、 UFM 内の全てのデータ を読み出し、 変更する部分 と マージ し、 UFM を消去し、 新し いデータ を UFM
に書き戻す必要があ り ます。
マスタ SPIコンフィグレーシ ョ ン ・ モード (MSPI)
マ ス タ SPI (MSPI) コ ン フ ィ グ レーシ ョ ン ・ モー ド は、 MachXO2 で使用可能な唯一の、 も う 一つの自己制御
コ ン フ ィ グ レーシ ョ ン ・ モー ド です。 MachXO2 で MSPI が イ ネーブルにな る と 、 外付け SPI フ ラ ッ シ ュ か ら
自動的に コ ン フ ィ グ レーシ ョ ン・データ を取得で き る よ う にな り ます。MachXO2 がデフ ォル ト モー ド ・フ ィ ー
チャ行ス テー ト にな ってい る と 、 MSPI コ ン フ ィ グ レーシ ョ ン ・ ポー ト を使用で き ません。 MSPI モー ド で コ
ンフィグレーショ ンを行う ときは、 必ずフィーチャ行で MSPIポート をイネーブルしてください。 プログラ
ミ ン グエ ラー時に MachXO2 を回復で き る よ う に第二の コ ン フ ィ グ レーシ ョ ン ・ ポー ト を用意し、 MachXO2
がデフ ォル ト フ ィ ーチャ行ステー ト の と きにア ク テ ィ ブにする こ と を推奨し ます。
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表 14-10. MSPI ポー ト ピ ン
ピン名 I 2 C機能
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MCLK
MachXO2 のコンフ ィグレーシ ョ ン ・ ロジッ ク及び MSPIコン ト ローラからのクロッ ク出
力。 MCLK は、 スレーブ SPI デバイ スの SCLK 入力に接続する
SISPI MachXO2 から SSPI SI 入力へのシ リ アルデー タ出力
SPISO SSPI SO から MachXO2 のコ ン フ ィ グレーシ ョ ン ・ ロジ ッ クへのシ リ アルデー タ入力
CSSPIN
表 14-2 に MachXO2 のコ ン フ ィ グ レーシ ョ ン ・ データ に必要な メ モ リ 量を、 デバイ ス規模ご と に示し ます。
リ ー ド オペコー ド 0x03 を受け付け可能な SPI フ ラ ッ シ ュ を選択し て く だ さ い。 MachXO2 で使用可能な リ ー
ドオペコードは0x03だけです。
図 14-9. MSPI コ ン フ ィ グ レーシ ョ ン ・ モー ド
MachXO2 のコ ン フ ィ グレーシ ョ ン ・ ロジ ッ クから、 MachXO2 のコ ン フ ィ グレーシ ョ
ン ・ デー タが格納されたスレーブ SPI フ ラ ッ シ ュへのチ ッ プセレ ク ト 出力
SPI
PROM
4
4
JTAG
SPI
Controller
WISHBONE
Flash
Memory
Configuration
Logic
MachXO2
Logic
電源投入時、 REFRESH コ マン ド の受信時、 ま たは PROGRAMN ピ ンが ト グル さ れる と 、 MachXO2 は SPI フ
ラ ッ シ ュ か ら の コ ン フ ィ グ レーシ ョ ン ・ データ の取得を開始し ます。 MCLK/CCLK I/O は MCLK (Master
Clock、 マ ス タ ク ロ ッ ク) 機能 と な り 、 SPI フ ラ ッ シ ュ の SCLK 入力に公称 2.08MHz ク ロ ッ ク の ド ラ イ ブを開
始し ます。 CSSPIN は Low に ド ラ イ ブ さ れ、 SI/SISPI 出力か ら SPI フ ラ ッ シ ュ に コ マン ド が送信 さ れて、 デー
タ が SO/SPISO 入力ピ ンで SPI フ ラ ッ シ ュ か ら読み出 さ れます。 全ての コ ン フ ィ グ レーシ ョ ン ・ データ が SPI
フ ラ ッ シ ュ か ら取得さ れる と 、 CSSPIN ピ ンがネゲー ト さ れ、 MSPI 出力ピ ンが ト ラ イ ス テー ト にな り ます。
コ ン フ ィ グ レーシ ョ ン ・ データ のダ ウ ン ロー ド は MCLK が必ず公称周波数 2.08MHz か ら開始 さ れます。
MCCLK_FREQ パ ラ メ ータ (Spreadsheet View を使用し てア ク セ ス) を使用する こ と で、 コ ン フ ィ グ レーシ ョ
ン周波数を高速にできます。 SPI フラ ッシュ内のコンフ ィグレーシ ョ ン ・ データにはある程度のパディ ング
ビ ッ ト があ り 、 MCLK の基本周波数を変更するデータ が読み込まれた後、 MachXO2 は新し い MCLK 周波数
を使用し て残 り の コ ン フ ィ グ レーシ ョ ン ・ データバイ ト を読み込みます。
MachXO2 がユーザモー ド にな る と 、 MSPI コ ン フ ィ グ レーシ ョ ン ・ ポー ト は ト ラ イ ス テー ト にな り ます。 そ
の結果、 データ を SPI 経由で転送で き る よ う にな り ます。 SPI バスに よ るデータ転送に使用可能な方法は、 主
に 2 つあ り ます。 1 つは、 MachXO2 の EFB (Embedded Function Block、 組み込み機能ブ ロ ッ ク) を イ ネーブ
ルする方法です。 IPexpress を使用し て EFB を イ ン ス タ ン ス化し、 ア ク テ ィ ブにする機能を選択し ます。 EFB
で使用可能な機能の 1 つは SPI マス タ コ ン ト ローラ です。 EFB 内部の SPI マ ス タ コ ン ト ローラは、 MSPI コ ン
フ ィ グ レーシ ョ ン ・ ポー ト ピ ンに直接接続さ れ、 SPI バス ・ ト ラ ンザ ク シ ョ ン を初期化する ための一連のス
テータ ス、 制御、 及びデータ レ ジ ス タ があ り ます。 レ ジ ス タは、 内部 WISHBONE データバス を使用し てア
ク セ ス し ます。 MachXO2 のフ ァ ブ リ ッ ク に組み込まれる ロ ジ ッ ク は、 WISHBONE ブ リ ッ ジを経由する EFB
とのトランザクションを実行し、それによりSPIバス・ トランザクションを生成します。
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MachXO2 プログラミングとコンフィグレーション
使用ガイド
MSPI コ ン フ ィ グ レーシ ョ ン ・ ポー ト の ト ラ ンザ ク シ ョ ン を実行する も う 1 つの方法は、 JTAG ポー ト か ら制
御する方法です。MachXO2 には JTAG か ら MSPI へのパス スルー回路が内蔵 さ れてい る ため、 ス レーブの SPI
フ ラ ッ シ ュ メ モ リ を消去 / プ ロ グ ラ ム / リ ー ド で き ます。 接続された SPI フ ラ ッ シ ュ をプ ロ グ ラ ミ ングする
主要な方法は、 Diamond の Programmer を使用し て PC か ら コ ン フ ィ グ レーシ ョ ン ・ データ を転送する方法で
す。 こ の方法は、 ボー ド の開発及びデバ ッ グ時に役立ち ます。 注: JTAGから MSPIへのパススルー・プログ
ラ ミ ン グモー ド に対応する ためには、 MCLK に 1kΩ の外付けプルア ッ プ抵抗が必要です。
JTAG ポー ト を使用し て SPI フ ラ ッ シ ュ をプ ロ グ ラ ムする も う 1 つの方法は、 Lattice ispVME ソ リ ューシ ョ ン
を使用する方法です。 ispVME は組み込みマ イ ク ロ プ ロ セ ッ サ用に書かれた C プ ロ グ ラ ムです。 マ イ ク ロ プ
ロ セ ッ サは Diamond Deployment ツールで作成 さ れたデータ フ ァ イルを読み取 り 、 ispVME プ ロ グ ラ ム を実行
し ます。 フ ァーム ウ ェ アが、 ポー ト I/O を使用し て MachXO2 の JTAG ポー ト を ド ラ イ ブする こ と で、 デー
タ が MSPI ポー ト に渡 さ れます。 マ イ ク ロ プ ロ セ ッ サを使用し た、 外付け SPI フ ラ ッ シ ュ の更新の詳細につ
いては、 ispVME ツールス イー ト を参照し て く だ さ い。
MachXO2 の外付け SPI フ ラ ッ シ ュ のプ ロ グ ラ ミ ン グに JTAG ポー ト を使用する こ と の利点は、 MachXO2 が
デフォルトモード・フィーチャ行ステートになっていても構わないことです。JTAGは、フラッシュモード・
フ ィ ーチャ行またはユーザモー ド ・ フ ィ ーチャ行ステー ト でデバイ ス をプロ グ ラ ムでき ます。そのためには、
MSPI ポー ト ピ ン を イ ネーブルする必要があ り ます。パス スルーは、JTAG TAP シ ス テムに不可欠な部分です。
こ の方法が成功する ためには、 JTAG ポー ト が使用で き る必要があ る こ と は明白です。
MSPI コ ン フ ィ グ レーシ ョ ン ・ モー ド を使用し て動作する よ う MachXO2 を設定する には、 以下を行 う 必要が
あります。
• コ ン フ ィ グ レーシ ョ ン ・ データ全体を外部 SPI フ ラ ッ シ ュ に格納する
• SPI フ ラ ッ シ ュ内のデータ の開始位置のオフセ ッ ト が 0x000000 になってい る こ と
• 表 14-11 に示す設計制約を設定する
• Diamond の Process (処理) 枠で JEDEC フ ァ イル作成を イ ネーブルする
• Export Files (フ ァ イ ルのエ ク ス ポー ト ) 処理を実行し、 デザ イ ン を作成する
表 14-11. MSPI コ ン フ ィ グ レーシ ョ ンの ソ フ ト ウ ェ ア設定
制約 設定
MASTER_SPI_PORT ENABLE
CONFIGURATION EXTERNAL
GENERATE_BITSTREAM ENABLE
Export Files 処理では、 JEDEC フ ァ イル と BIT フ ァ イ ルの両方が生成 さ れます。 両方のフ ァ イルを使用する
こ と が重要です。 フ ィ ーチャ行に書き込むには、 JEDEC フ ァ イルを MachXO2 にプロ グ ラ ムする必要があ り
ます。JEDECファイルでは、MSPIコンフィグレーション・ポートがイネーブルされます。
外部 SPI フ ラ ッ シ ュ には BIT フ ァ イルをプ ロ グ ラ ムする必要があ り ます。 データ を SPI フ ラ ッ シ ュ に格納す
る方法は、 次の よ う に幾つかあ り ます。
• JTAG ダ ウ ン ロー ド ケーブルを使用し て、 Diamond の Programmer で SPI フ ラ ッ シ ュデータ を送出する
• マ イ ク ロ プ ロ セ ッ サで ispVME を実行する
• ATE (自動テ ス ト 装置) で JTAG を使用し て SPI フ ラ ッ シ ュ をプ ロ グ ラ ムする
• プ ロ グ ラ ム済み SPI フ ラ ッ シ ュ メ モ リ PCB に実装する
MachXO2 のフ ィ ーチャ行がプ ロ グ ラ ム さ れ、 SPI フ ラ ッ シ ュ に コ ン フ ィ グ レーシ ョ ン ・ データ が格納 さ れる
と 、 コ ン フ ィ グ レーシ ョ ン をテ ス ト で き る よ う にな り ます。 PROGRAMN の ド ラ イ ブ、 REFRESH コ マン ド の
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MachXO2 プログラミングとコンフィグレーション
使用ガイド
送信、 ま たはボー ド の電源再投入を行 う と 、 MachXO2 が外付け SPI フ ラ ッ シ ュ か ら コ ン フ ィ グ レーシ ョ ン さ
れます。
デュアルブート ・ コンフ ィ グレーシ ョ ン ・ モード
デュアルブート ・ コンフィグレーション ・モードは、 SDM と MSPIコンフィグレーション ・モードを組み合
わせた も のです。 デュ アルブー ト ・ モー ド に設定された MachXO2 は、 最初に SDM を使用し て内部フ ラ ッ
シ ュ メ モ リ か ら コ ン フ ィ グ レーシ ョ ン し よ う と し ます。 SDM コ ン フ ィ グ レーシ ョ ンに失敗する と 、 MachXO2
は MSPI モー ド を使用し て自分自身を コ ン フ ィ グ レーシ ョ ン し よ う と し ます。 こ の ロー ド 順序は逆にで き ま
せん。
内部データはプ ラ イ マ リ ・ コ ン フ ィ グ レーシ ョ ン ・ データ (プ ラ イ マ リ イ メ ージ) で、 外部データはゴール
デン ・ コンフ ィ グレーシ ョ ン ・ データ (ゴールデンイ メージ) です。 プラ イマ リ イ メージでは、 次のいずれ
かの障害が発生する こ と があ り ます。
• ビッ ト ス ト リームの CRC エラーが検出された
• 内部フ ラ ッ シ ュからのロード 時にタ イ ムア ウ ト エラーが発生し た
CRC エ ラーは、 内部フ ラ ッ シ ュ メ モ リ に誤ったデータ が書き込まれる こ と が原因で発生し ます。 データは行
単位でフ ラ ッ シ ュ メ モ リ か ら読み取ら れます。 各行が コ ン フ ィ グ レーシ ョ ン ・ エンジンに取 り 込まれる たび
に、 データ の CRC 整合性がチェ ッ ク さ れます。 CRC が正し い場合に限 り 、 データ が コ ン フ ィ グ レーシ ョ ン
SRAM に格納 さ れます。 CRC に何ら かの誤 り があ る と 、 デバイ スはコ ン フ ィ グ レーシ ョ ン SRAM を消去し、
外部 SPI フラ ッシュからコンフ ィグレーシ ョ ン ・ データを取得し直します。
CRC エラーになる と、 内部 DONE ビ ッ ト がアクテ ィブになる こ とはあ り ません。 MachXO2 は、 パワーオン
リ セ ッ ト 信号の解放後に発生し たマ ス タ ク ロ ッ ク のパルス数を カ ウ ン ト し ます。 内部 DONE ビ ッ ト がア ク
テ ィ ブにな ら ないま ま カ ウ ン ト が終了する と 、 MachXO2 はコ ン フ ィ グ レーシ ョ ン ・ データ を外部 SPI フ ラ ッ
シ ュ か ら取得し よ う と し ます。
デュ アルブー ト ・ コ ン フ ィ グ レーシ ョ ン ・ モー ド には上記 2 つの イ メ ージ フ ァ イルが必要です。 1 つはほ と
んど更新さ れる こ と がないゴールデン (フ ェ イルセーフ) イ メ ージで、 外部 SPI メ モ リ に格納 さ れます。。 も
う 1 つは定期的に更新 さ れる プ ラ イ マ リ (ワーキング) イ メ ージで、 CFM に格納されます。 1 つの Diamond
プロジェ ク ト を使用して、 ゴールデン / プラ イマ リ の両コンフ ィ グレーシ ョ ン ・ データフ ァ イルを作成でき
ま す。単一 Diamond プ ロ ジ ェ ク ト 内に、例 え ば working と い う 名前の イ ンプ リ メ ンテーシ ョ ン(Implementation、
注 : Diamond 固有の呼称) と 、 も う 一つ failsafe という名前のインプリ メンテーションを定義・構成し、 それ
ぞれデータ フ ィ ルを生成し ます。 Diamond イ ンプ リ メ ンテーシ ョ ンの使用の詳細については、 Diamond のオ
ン ラ イ ンヘルプをお読み く だ さ い。
デュ アルブー ト ・ デザ イ ン を作成する には、 次の設計制約を使用し ます。
制約 デュ アルブー ト 設定
CONFIGURATION CFG | CFG_EBRUFM | CFGUFM
MASTER_SPI_PORT ENABLE
GENERATE_BITSTREAM ENABLE
COMPRESS_CONFIG ON | OFF
Diamond では、 内部フ ラ ッ シ ュ メ モ リ に格納される プ ラ イ マ リ イ メ ージ用の JEDEC フ ァ イルが作成 さ れま
す。 外部 SPI フ ラ ッ シ ュ に格納される ゴールデン イ メ ージ用には、 BIT フ ァ イルが作成 さ れます。 ゴールデ
ン イ メ ージは、 外部 SPI フ ラ ッ シ ュ の開始ア ド レ ス 0x010000 に配置する必要があ り ます。 これは、 コ ン フ ィ
グ レーシ ョ ン ・ データ をオフセ ッ ト 0x000000 で格納する必要があ る、 シングルイ メ ージの MSPI コ ン フ ィ グ
レーシ ョ ン ・ モード と異なっています。
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MachXO2 プログラミングとコンフィグレーション
使用ガイド
ユーザ MSPI コ ン ト ローラ を使用する場合に、 MachXO2 がデュ アルブー ト ・ モー ド を使用し ないよ う にする
には、MASTER_SPI_PORT 設計制約を EFB_USER に設定し ます。 こ の よ う にする と 、MSPI コ ン フ ィ グ レーシ ョ
ン ・ ポー ト ピ ンが予約され、 デュ アルブー ト が防止されます。
図 14-10. MSPI モー ド
ス レーブ SPI モー ド (SSPI)
MachXO2 には SSPIコンフィグレーション ・ ポートがあり、 コンフィグレーション ・ ロジックが提供する機
能にア ク セ ス で き ます。 CFM、 UFM、 及びフ ィ ーチ ャ 行の再プ ロ グ ラ ミ ン グ、 コ ン フ ィ グ レーシ ョ ン ・ ロ
ジ ッ ク ブ ロ ッ ク 内のス テータ ス / 制御レ ジ ス タ のア ク セ スが可能です。 オフ ラ イ ン動作 と 透過的動作のど ち
ら を使用し て も フ ラ ッ シ ュ メ モ リ にア ク セ スで き ます。 コ ン フ ィ グ レーシ ョ ン SRAM には直接ア ク セ スで き
ません。 REFRESH コ マン ド を送出し て、 新し いフ ラ ッ シ ュ イ メ ージを SRAM に ロー ド する必要があ り ます。
表 14-12. SSPI ポー ト ピ ン
SPI
PROM
4
4
JTAG
SPI
Controller
WISHBONE
Flash
Memory
Configuration
Logic
MachXO2
Logic
ピン名 記 述
CCLK SPI マス タ コ ン ト ローラから ド ラ イ ブ される コ ン フ ィ グレーシ ョ ン ・ ク ロ ッ ク入力
SI コマン ド及びデータ用のコ ンフ ィ グレーシ ョ ン ・ ロジ ッ クへのシ リ アルデータ入力
SO コンフ ィグレーショ ン ・ ロジックからのシリアルデータ出力
SN コンフ ィ グレーシ ョ ン ・ ロジッ クをイネーブルするチップセレク ト
SSPI モー ド では、 MCLK/CCLK ピ ンは CCLK (コ ン フ ィ グ レーシ ョ ン ・ ク ロ ッ ク ) にな り ます。 SI ピ ンか ら
の入力データは、 CCLK の立ち上が り エ ッ ジで MachXO2 デバ イ スに読み込まれます。 SO ピ ンの出力データ
は、 CCLK の立ち下が り エ ッ ジで有効にな り ます。 SN はチ ッ プセレ ク ト 信号 と し て機能し ます。 SN が High
にな る と 、 SSPI イ ン ターフ ェ イ スが選択解除され、 SO/SPISO ピ ンが ト ラ イ ス テー ト にな り ます。 SN が Low
に ド ラ イ ブ さ れる と 、 MachXO2 への コ マン ド の書き込み と 、 データ の読み出し が可能にな り ます。 MachXO2
のSSPIポートは、コンフィグレーション・ロジックへのモード0バス・トランザクションのみを受け付けます。
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図 14-11. SSPI コ ン フ ィ グ レーシ ョ ン ・ モー ド
µC
4
MachXO2 プログラミングとコンフィグレーション
使用ガイド
SPI
Controller
WISHBONE
Flash
Memory
Configuration
Logic
MachXO2
Logic
SSPI ポー ト がア ク テ ィ ブにな る のは、 MachXO2 がデフ ォル ト モー ド ・ フ ィ ーチ ャ行ス テー ト の場合です。
SLAVE_SPI_PORT に対する Diamond のデフ ォル ト 設計制約は、 こ のポー ト をデ ィ セーブルする よ う になって
います。 Spreadsheet View (スプレ ッ ド シー ト ・ ビ ュー) を使用し て、 デザ イ ンの SLAVE_SPI_PORT 制約を
ENABLE に設定し、 ユーザモー ド で SSPI ポー ト がア ク テ ィ ブな ま まにな る よ う に し て く だ さ い。SSPI ポー ト
が誤ってデ ィ セーブルされた場合に備えて、 第二のプロ グ ラ ミ ングポー ト をア ク テ ィ ブ ・ ステー ト に保つこ
と を推奨し ます。
SSPI ポー ト は、 CFM、 UFM、 及びフ ィ ーチ ャ行の消去 / プ ロ グ ラ ム / ベ リ フ ァ イ に使用 さ れます。 コ ン フ ィ
グ レーシ ョ ン SRAM に直接ア ク セ スする機能はあ り ません。 フ ィ ーチャ行が誤って消去 さ れる こ と を防止す
る ため、 SSPI ポー ト ではフ ラ ッ シ ュ メ モ リ の透過モー ド に よ る更新を推奨し ます。 SSPI ポー ト で REFRESH
コ マン ド を発行し、新たにプ ロ グ ラ ム さ れた イ メ ージをア ク テ ィ ブにする こ と がで き ます。REFRESH 動作は
SN がネゲートされるまで開始されないため、REFRESH コマンドは、MachXO2 が外部またはデュアルブー
ト ・ コ ン フ ィ グ レーシ ョ ン ・ モー ド の と き に安全に使用で き ます。
SSPI ポー ト を使用し た MachXO2 のプ ロ グ ラ ミ ン グは複雑です。 MachXO2 のプ ロ グ ラ ミ ン グの複雑 さ を軽減
する ため、 ラ テ ィ スでは SSPIEmbedded と 呼ばれる C プ ロ グ ラ ム を ご用意し ています。 MachXO2 のフ ラ ッ
シ ュ メ モ リ を再プ ロ グ ラ ムする と きは、 SSPIEmbedded を使用する こ と を推奨し ます。
フ ラ ッ シ ュ メ モ リ の再プ ロ グ ラ ミ ン グ以外に、 SSPI ポー ト は MachXO2 のい く つかのス テータ ス及び制御レ
ジ ス タへのア ク セ スに使用で き ます。そのレ ジ ス タ で使用可能な コ マン ド の リ ス ト と 説明は、"TN1205, Using
User Flash Memory and Hardened Control Functions in MachXO2 Devices (MachXO2 デバ イ ス の UFM と ハー ド
マ ク ロ化制御機能の使用法) " にあ り ます。 ス テータ ス ・ レ ジ ス タへのア ク セスはそれほど複雑ではな く 、
SSPIEmbedded プ ロ グ ラ ム を使用する必要はあ り ません。
I 2 Cコンフィグレーション・モード
MachXO2 には、 コ ン フ ィ グ レーシ ョ ン ・ ロ ジ ッ ク のア ク セスに使用する I2Cコンフィグレーション・ポート があ り ます。 I 2Cマスタは、10ビットまたは7ビット・アドレッシングモードを使用して、コンフィグレー シ ョ ン ・ ロ ジ ッ ク と 通信で き ます。 I 2 C SCL 入力は、 最高 400KHz の ク ロ ッ ク 周波数に対応で き ます。 CFM、
UFM、 及びフ ィ ーチ ャ行の再プ ロ グ ラ ミ ン グ、 コ ン フ ィ グ レーシ ョ ン ・ ロ ジ ッ ク ブ ロ ッ ク 内のス テータ ス /
制御レ ジ ス タ のア ク セ スが可能です。 フ ラ ッ シ ュ メ モ リ の再プ ロ グ ラ ミ ン グは、 オフ ラ イ ン動作 と 透過的動
作のど ち ら で も実行で き ます。 コ ン フ ィ グ レーシ ョ ン SRAM を直接更新する こ と はで き ません。 コ ン フ ィ グ
レーシ ョ ン SRAM を更新する には、 フ ラ ッ シ ュ メ モ リ の再プ ロ グ ラ ミ ン グ後に、 REFRESH コ マン ド を送信
する必要があ り ます。
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表 14-13. I 2 Cポートピン
ピン名 記 述
SCL I 2 Cバスクロック
SDA I2 Cバス・データライン
MachXO2 プログラミングとコンフィグレーション
使用ガイド
I 2 Cコンフィグレーション・ポートを使用できるのは、MachXO2がデフォルトモード・フィーチャ行ステー
トの場合です。Diamondデザインソフトウェアでは、I2C_PORTがデフォルト・ステートとしてDISABLEス
テー ト に設定されます。 ユーザモー ド で I 2 Cインターフェイスをアクティブなままにするには、I2C_PORTを
ENABLE ス テー ト に設定する必要があ り ます。 誤って I 2 C ポー ト がデ ィ セーブルされた場合に回復でき る よ
う 、 第 2 の コ ン フ ィ グ レーシ ョ ン ・ ポー ト を使用で き る よ う に し てお く こ と を推奨し ます。
図 14-12. I 2 Cコンフィグレーション・ロジック
I 2 C
Master
MachXO2 デバ イ スには、 プ ラ イ マ リ と セカ ンダ リ の 2 つのハー ド マ ク ロ I 2 Cコントローラがあります。プラ
イマリ I 2 C コ ン ト ローラ は、 MachXO2 コ ン フ ィ グ レーシ ョ ン ・ ロ ジ ッ クへの イ ン ターフ ェ イ ス と 、 Wishbone
レ ジ ス タへのア ク セ ス を提供し ます。 Wishbone レ ジ ス タへのア ク セスはユーザモー ド I 2 C と 呼ばれます。 コ
ンフィグレーショ ン・ ロジックへのアクセスを許可されているのは、プライマリ I 2 Cコントローラだけです。
セカンダ リ I 2 Cコントローラは、常にユーザモードI 2 Cコントローラになります。
MachXO2 がデフ ォル ト モー ド ・ フ ィ ーチャ行ス テー ト の場合 I 2 Cポートはイネーブルされ、プライマリ I 2 C
コ ン ト ローラ と 通信で き ます。 I 2 Cポートがイネーブルされているときは、いつでもコンフィグレーション・
ロ ジ ッ ク にア ク セ スで き ます。 コ ン フ ィ グ レーシ ョ ン ・ ロ ジ ッ ク にア ク セ スする ために、 EFB を イ ン ス タ ン
ス化する必要はあ り ません。
プライマリ I 2 Cコントローラは、次の場合にコンフィグレーション・ロジックへのアクセスができます。
• MachXO2 がデフォルトモード ・ フィーチャ行ステートになっている
• EFB が イ ン ス タ ン ス さ れず、 I2C ポー ト ピ ンが ENABLE になってい る
• EFB が イ ン ス タ ン ス さ れ、 I 2 C ポー ト ピ ンが ENABLE になってい る
2
I 2 C
Interface
Flash
Memory
Configuration
Logic
MachXO2
Logic
EFB I 2 C のベース ア ド レ スが変更 さ れてい る場合を除いて、外部 I 2 C マ ス タはア ド レ ス 1000000(7 ビ ッ ト モー
ド ) ま たは 1111000000 (10 ビ ッ ト モー ド ) を使用し て コ ン フ ィ グ レーシ ョ ン ・ ロ ジ ッ ク にア ク セス し ます。
プライマリ及びセカンダリ I 2 C コ ン ト ローラ が応答する ア ド レ ス を変更する には、 Spreadsheet View ではな
く 、 IPexpress を使用し ます。 ア ド レ ス を変更する には、 EFB を イ ン ス タ ン ス化する必要があ り ます。 こ のア
ドレスは、 プライマリとセカンダリ I 2 C コ ン ト ローラ で共有されます。
表 14-14 に、 MachXO2 の両 I 2 C リ ソースへのアクセスに使用されるアド レスデコード を示します。
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表 14-14. I 2 Cポートのスレーブアドレス
スレーブアドレス I 2 C機能
MachXO2 プログラミングとコンフィグレーション
使用ガイド
yyyxxxxx00
プライマリ I 2Cコントローラのコンフィグレーション・ロジックのアドレス。常に7ビットまたは 10 ビ ッ ト ア ド レスで応答
yyyxxxxx01 ユーザモー ド ・ プラ イマ リ I2Cコントローラのアドレス yyyxxxxx10 ユーザモー ド ・ セカンダ リ I2 Cコントローラのアドレス
yyyxxxxx11
プライマリ I 2 Cコンフィグレーション・ロジックのリセット。常に7ビットまたは10ビットアドレ
スで応答
ユーザモード ・ プラ イマ リ 及びユーザモード ・ セカンダ リ I 2 C コ ン ト ロ ー ラ の動作については、 "TN1205,
Using User Flash Memory and Hardened Control Functions in MachXO2 Devices (MachXO2 デバ イ ス の UFM と
ハー ド マ ク ロ化制御機能の使用法) " に説明があ り ます。 I 2 C ス レーブデバイ ス と の通信については、 本書で
説明し ません。
MachXO2 の以下に示す第 4 の I 2 Cリソースはオフセット3にあります。インスタンスによっては、コンフィ
グレーショ ン ・ ロジックへの I 2 C メモリ ・ ト ランザクショ ンが中断されたり、 放棄されたりするこ とがあり
ます。 コ ンフ ィ グレーシ ョ ン ・ ロジ ッ クが受け付け可能なコマン ド の中には、 コ ンフ ィ グレーシ ョ ン ・ ロジ ッ
ク がデータ で応答する も のがあ り ます。 I 2 C メ モ リ ・ ト ラ ンザ ク シ ョ ンが中断ま たは放棄 さ れた場合で も、 コ
ン フ ィ グ レーシ ョ ン ・ ロ ジ ッ ク はキ ュー内のデータ を返すこ と がで き ます。 新し く 受信し た I 2 Cコマンドは、
パデ ィ ン グバイ ト と 見な さ れた り 、誤って解釈 さ れた り する こ と があ り ます。 こ のス テー ト を解消する には、
任意の値をオフセ ッ ト 3 に書き込みます。 こ れで、 コ ン フ ィ グ レーシ ョ ン ・ ロ ジ ッ ク の コ マン ド ・ イ ン タ プ
リ タ が リ セ ッ ト さ れ、キ ュー内の全てのデータ がフ ラ ッ シ ュ さ れて、その後の コ ン フ ィ グ レーシ ョ ン ・ ロ ジ ッ
クへの I 2 C メ モ リ ・ ト ラ ンザ ク シ ョ ンが正常に動作する よ う にな り ます。
WISHBONE コ ン フ ィ グ レーシ ョ ン ・ モー ド
内部 WISHBONE バスか ら CFM、 UFM、 およびフ ィ ーチ ャ行にア ク セ スで き ます。 WISHBONE バス を使用す
る には、 デザ イ ンに EFB (組み込み機能ブ ロ ッ ク ) を組み込む必要があ り ます。 EFB と イ ン ターフ ェ イ スす
るロジックを設計してから、WISHBONEバス・トランザクションを実行して、コンフィグレーション・ロ ジ ッ ク に接続された リ ソ ースにア ク セ ス し ます。
図 14-13. WISHBONE コ ン フ ィ グ レーシ ョ ン ・ モー ド
WISHBONE
Interface
Flash
Memory
Configuration
Logic
MachXO2
Logic
WISHBONE イ ン ターフ ェ イ スにア ク セ スする には、 MachXO2 がユーザモー ド になってい る必要があ り ます。
コ ン フ ィ グ レーシ ョ ン ・ ロ ジ ッ ク に よ って利用可能 と なった リ ソースのア ク セ ス と 更新は、 透過モー ド で行
う必要があります。オフラインモードでコンフィグレーション・ロジックにアクセスしよう とすると、
MachXO2 がユーザモー ド でな く な る ため、 デ ッ ド ロ ッ ク が発生し ます。
WISHBONE イ ン ターフ ェ イ ス を使用し た、 消去、 プ ロ グ ラ ム、 ベ リ フ ァ イ の各機能の実行方法については、
付録 C に説明があ り ます。MachXO2 の WISHBONE イ ン ターフ ェ イ スの詳細については、"TN1205, Using User
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MachXO2 プログラミングとコンフィグレーション
使用ガイド
Flash Memory and Hardened Control Functions in MachXO2 Devices (MachXO2 デバ イ ス の UFM と ハー ド マ ク
ロ化制御機能の使用法) " を参照し て く だ さ い。
JTAG モー ド
JTAG ポー ト は、 MachXO2 で使用可能な最 も柔軟な コ ン フ ィ グ レーシ ョ ン及びプ ロ グ ラ ミ ン グポー ト です。
JTAG では、 以下が可能です。
• オフラインのフラ ッシュ メモリ ・ プログラ ミ ング
• 透過的フ ラ ッ シ ュ メ モ リ ・ プ ロ グ ラ ミ ン グ
• オフラインのコンフィグレーシ ョ ン SRAM のコンフィグレーショ ン
• MachXO2 コンフィグレーシ ョ ン ・ ロジッ クへのフルアクセス
• デバイスのチェーン接続
• IEEE 1149.1 テ ス ト 機能
• IEEE 1532 準拠のプ ロ グ ラ ミ ング
JTAG ポー ト を使用で き る のは、 MachXO2 がデフ ォル ト モー ド ・ フ ィ ーチャ行ス テー ト の場合です。 Diamond
1.4 では、 デフォルトでこのポートがイネーブルされます。 MachXO2 の JTAG ポート ピンは、 IEEE 1149.1
TAP 機能の実行専用ではあ り ません。 JTAG ポー ト は、 汎用 I/O と し ての使用が回復される こ と があ り ます。
汎用 I/O と し て使用する ための JTAG ピ ンの回復の詳細については、 「sysCONFIG ピ ン」 項 を参照し て く だ
さい。
MachXO2 の JTAG ポー ト はその柔軟 さ か ら、 価値あ る機能 と なっています。 シ ス テム及びデバ イ スのデバ ッ
グに、 最も機能を発揮し ます。 全ての MachXO2 デザ イ ンにおいて、 JTAG ポー ト はア ク セ ス可能な よ う に保
つこ と を推奨し ます。 JTAG ポー ト を ア ク テ ィ ブに し てお く こ と の利点 と し ては、 次の点があ り ます。
• マルチチェーン ・ アーキテ クチャ : JTAG ポー ト は、 MachXO2 を他のプ ロ グ ラ マブルロ ジ ッ ク ・ チェーン
と 結合可能な、 唯一の コ ン フ ィ グ レーシ ョ ン及びプ ロ グ ラ ミ ン グポー ト です。
• Reveal に よ るデバ ッ グ : Lattice Reveal デバ ッ グ ツールは、 組み込み可能な ロ ジ ッ ク アナ ラ イ ザ ・ ツール
です。 外部ロ ジ ッ ク アナ ラ イ ザでボー ド レベルの ロ ジ ッ ク を解析する場合 と 同様の方法で、 MachXO2 内
部のロ ジ ッ ク を解析でき ます。 Reveal には、 MachXO2 の JTAG ポー ト からのみア ク セスでき ます。
• SRAM リ ー ド バ ッ ク : JTAG ポー ト は、 MachXO2 の コ ン フ ィ グ レーシ ョ ン SRAM に直接ア ク セ ス可能な唯
一の sysCONFIG ポー ト です。 SRAM ベースの FPGA の故障解析を行 う ために、 直接ア ク セスが必要にな
る こ と が しばしばあ り ます。 コ ン フ ィ グ レーシ ョ ン SRAM を読み出す と 、 故障解析のための主要コ ンポー
ネン ト を呼び出すこ と がで き ます。 JTAG ポー ト が イ ネーブル さ れていない と 、 こ の種の故障解析がで き
ません。
• バウンダ リ スキャン ・ テス ト機能 : IEEE 1149.1 JTAG を使用し て行われる ボー ド レベルの接続テ ス ト は、
アセンブル済みのプ リ ン ト 基板の品質を保証する ための重要な機能です。 バウ ンダ リ ス キ ャ ン ・ テ ス ト を
行 う ためには、 MachXO2 の JTAG ポー ト を確保する こ と が不可欠です。 ラ テ ィ スのウ ェ ブサ イ ト には、
MachXO2 用のバウ ンダ リ ス キ ャ ン記述言語フ ァ イ ルが用意さ れています。
TransFR 動作
MachXO2 には他の Lattice FPGA と 同様に、 TransFR TM 機能が あ り ま す。 TransFR については、 "TN1087
Minimizing System Interruption During Configuration Using TransFR Technology (TransFR 技術を使用 し た コ ン
フ ィ グ レーシ ョ ン時のシ ス テム中断の最小化) " に説明があ り ます。 MachXO2 での動作は、 以前の世代の
Lattice FPGA と は異なっています。 以前の動作は、 JTAG ポー ト のみに依存し ていま し た。 JTAG ポー ト は、
BSCAN セルを使用し て I/O の現在のス テー ト を捕捉し、 ま たは I/O を強制的に既知のス テー ト に し ます。
14-27 tn1204_02.2

MachXO2 プログラミングとコンフィグレーション
使用ガイド
MachXO2 では他の 2 つのポー ト で も TransFR プ ロ グ ラ ミ ン グがで き ます。I 2 C 及び SSPI コ ン フ ィ グ レーシ ョ
ン・ポートではプログラミングを実行できますが、JTAG BSCANセルにはアクセスできません。I 2 C及びSSPI
プ ロ グ ラ ミ ン グポー ト か ら TransFR を使用で き る よ う にする ため、 新し い TransFR プ ロ セ スが作成 さ れま し
た。
MachXO2 はコ ン フ ィ グ レーシ ョ ン SRAM ビ ッ ト を使用し て TransFR 機能を イ ネーブルし ます。TransFR が正
し く 動作する には、 SRAM 内のア ク テ ィ ブな コ ン フ ィ グ レーシ ョ ンで、 TRANFR_ENABLE が ENABLE に設定
されている必要があり ます。 MachXO2 にプログラムされる新しいコンフィグレーショ ン ・データでも、
ENABLE_TRANSFR が ENABLE に設定 さ れてい る必要があ り ます。 こ の両方の条件が満た さ れていて Refresh
コマンドが発行されると、 MachXO2 は I/O の特性と電圧レベルを維持します。 INITN の立ち下がりで出力
バッファの状態をラッチして保持し、 そしてウェイクアップ ・ プロセスで GOE ス ト ローブがアサート され
る まで維持し ます。 ウ ェ イ ク ア ッ プ ・ プ ロ セスで内部 DONE ビ ッ ト がアサー ト さ れる と 直ちに入力データ が
有効にな り ます。
コ ン フ ィ グ レーシ ョ ンが失敗する と 、 ウ ェ イ ク ア ッ プ ・ プ ロ セ スで GOE ネゲー ト する こ と を見合わせます。
結果 と し て、 出力は既知の状態のま まで MachXO2 がデュ アルブー ト のゴールデン イ メ ージの ロー ド を実行
できるよ うにします。 これまでのファ ミ リのよ う なバウンダ リ スキャン法よ り も優れている振る舞いと言え
ます。
ソフトウェアで選択できるオプション
MachXO2 コ ン フ ィ グ レーシ ョ ン ・ ロ ジ ッ ク の動作は、 Diamond デザイ ン ソ フ ト ウ ェ アで選択し たオプシ ョ ン
に よ って管理されます。 他の FPGA では、 コ ン フ ィ グ レーシ ョ ン ・ モー ド の選択用に専用 I/O が用意 さ れて
います。MachXO2 では、不揮発性フ ィ ーチャ行を使用し て コ ン フ ィ グ レーシ ョ ン方法が選択 さ れます。フ ィ ー
チ ャ 行のデ フ ォ ル ト ・ ス テ ー ト は、 ほぼ全 て のデザ イ ン ご と に変更す る 必要が あ り ま す。 Diamond の
Spreadsheet View (スプレ ッ ド シー ト ・ ビ ュー) を使用する と 、 MachXO2 のフ ィ ーチャ行の動作を変更で き、
コ ン フ ィ グ レーシ ョ ン ・ ロ ジ ッ ク の動作が変化し ます。
コ ン フ ィ グ レーシ ョ ン ・ ロ ジ ッ ク の制約には、 Spreadsheet View を使用し ます。 Global Preferences (グローバ
ル制約) タ ブを ク リ ッ ク し、 sysCONFIG ツ リ ーを確認し て く だ さ い。 sysCONFIG セ ク シ ョ ン を図 14-14 に
示します。sysCONFIGの制約は、次の3つのカテゴリに分類されています。
• コンフィグレーシ ョ ン ・ モード及びポートに関するもの
• ビ ッ ト ス ト リ ーム生成に関する も の
• セキ ュ リ テ ィ に関する も の
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MachXO2 プログラミングとコンフィグレーション
使用ガイド
図 14-14. Diamond Spreadsheet View の Global Preferences タ ブにあ る sysCONFIG 制約
コンフィグレーション・モード及びポートオプション
コンフィグレーション・モード及びポートオプションでは、MachXO2デバイスがユーザモードになった後も
引き続き動作する コ ン フ ィ グ レーシ ョ ン ・ ポー ト を、 どれにする かを決定で き ます。 使用可能な ス テータ ス
ピ ン、 及びコ ン フ ィ グ レーシ ョ ン ・ データ を外部 SPI フ ラ ッ シ ュ か ら読み取る速度も制御で き ます。 こ こ で
行った選択はフ ィ ーチャ行に保存され、 フ ィ ーチャ行が消去される まで有効なま まにな り ます。 唯一の例外
と し て、 MCCLK_FREQ パ ラ メ ータはコ ン フ ィ グ レーシ ョ ン ・ データ に格納さ れます。
コ ン フ ィ グ レーシ ョ ン及びポー ト オプシ ョ ンは、 任意の組み合わせで使用で き ます。
表 14-15. コ ン フ ィ グ レーシ ョ ン ・ モー ド / ポー ト オプシ ョ ン
オプシ ョ ン名 デフ ォル ト 設定 全設定値
JTAG_PORT ENABLE DISABLE, ENABLE
SLAVE_SPI_PORT DISABLE DISABLE, ENABLE
MASTER_SPI_PORT DISABLE DISABLE, ENABLE, EFB_USR
I2C_PORT DISABLE DISABLE, ENABLE
SDM_PORT1, 2 DISABLE DISABLE, PROGRAMN, PROGRAMN_DONE, PROGRAMN_DONE_INITN
MCCLK_FREQ 2.08 (p.14-15 参照)
ENABLE_TRANSFR DISABLE DISABLE, ENABLE
1. ispLEVER 8.1 SP1 及び Diamond 1.1 では、 SDM_PORT のデフ ォル ト が PROGRAMN で し た
2. 32 QFN パ ッ ケージには INITN ピ ンがあ り ません。 そのため、 オプシ ョ ン SDM_PORT = PROGRAMN_DONE_INITN を使用で
きません
JTAG ポー ト
JTAG_PORT 制約では、 MachXO2 デバイ スがユーザモード時の JTAG コ ンフ ィ グレーシ ョ ン ・ ポー ト ピンの
動作を決定で き ます。 JTAG_PORT は、 次の 2 つのス テー ト に設定で き ます。
14-29 tn1204_02.2

MachXO2 プログラミングとコンフィグレーション
使用ガイド
• ENABLE ~ JTAG I/O が専用 と な り 、 IEEE 1149.1 JTAG イ ン ターフ ェ イ ス を提供し ます
• DISABLE ~ JTAGENB ピ ン を使用し て JTAG I/O ピ ンが動的に制御されます
JTAGENB ピ ン を使用で き る のは、JTAG_PORT が DISABLE ス テー ト の場合だけです。JTAGENB が High に さ
れる と 、 4 本の JTAG I/O が IEEE 1149.1 JTAG ポー ト と し て機能する よ う にな り ます。 JTAGENB が Low に
さ れる と 、 4 本の I/O を汎用 I/O と し て使用で き る よ う にな り ます。
再プロ グ ラ ミ ングによ って MachXO2 でプラ イマ リ ・ コ ンフ ィ グレーシ ョ ン ・ ポー ト がデ ィ セーブルされて
も、 JTAG ポー ト にア ク セ スで き る よ う なデザ イ ンにする こ と を推奨し ます。
SSPI ポー ト
SLAVE_SPI_PORT では、 MachXO2 デバ イ スがユーザモー ド になった後も、 SSPI コ ン フ ィ グ レーシ ョ ン ・ ポー
ト を確保で き ます。 SLAVE_SPI_PORT 制約は、 次の 2 つに設定で き ます。
• ENABLE ~ MachXO2 デバ イ スがユーザモー ド 時に SPI ポー ト I/O が確保され、 外部 SPI マス タ が コ ン
フ ィ グ レーシ ョ ン ・ ロ ジ ッ ク と 通信で き る よ う にな り ます。 こ の設計制約では、 ポー ト ピ ンに I/O を重複
して割り当てることも防止されます
• DISABLE ~ SPI ポー ト ピ ンが コ ン フ ィ グ レーシ ョ ン ・ ロ ジ ッ ク か ら切断されます。 自動的にポー ト ピ ン
が汎用I/Oになることはありません。SPIポートピンを汎用I/Oにするには、SLAVE_SPI_PORT と
MASTER_SPI_PORT の両方を DISABLE ス テー ト にする必要があ り ます
SLAVE_SPI_PORT は、 MASTER_SPI_PORT と同時にイネーブルでき ますが、 内部 SPI マス タ コ ン ト ローラが、
外部 SPI マス タ と 同時に SPI ト ラ ンザ ク シ ョ ン を実行し ない こ と を確実にする必要があ り ます。2 つの SPI マ
ス タ の同時動作を必ず防止し て く だ さ い。
MSPI ポー ト
MASTER_SPI_PORT では、 MachXO2 デバ イ スがユーザモー ド になった後 も、 SPI コ ン フ ィ グ レーシ ョ ン ・ ポー
ト を確保で き ます。 MASTER_SPI_PORT 制約は、 次の 3 つに設定で き ます。
• ENABLE ~ MachXO2 がユーザモー ド 時に SPI ポー ト I/O が確保されます。 こ の設計制約では、 外部ま た
はデュ アルブー ト ・ コ ン フ ィ グ レーシ ョ ンモー ド がア ク テ ィ ブにな り ます。 こ の設計制約を
CONFIGURATION = EXTERNAL と 組み合わせて使用する と 、 外部ブー ト モー ド が イ ネーブルにな り 、 ま
た CFG、 CFG_EBRUFM、 CFGUFM と 組み合わせる と 、 デュ アルブー ト ・ モー ド が イ ネーブルにな り ま
す。 ユーザモードになると、 EFB内の SPIコント ローラが SPIポートにアクセスし、 SPIバス ・ ト ランザ
ク シ ョ ン を実行で き ます。 こ の設計制約では、 ポー ト ピ ンに I/O を重複し て割 り 当て る こ と も防止 さ れま
す
• EFB_USER ~ MachXO2 がユーザモー ド 時に SPI ポー ト I/O が確保されます。 ユーザモー ド にな る と 、
EFB 内の SPI コ ン ト ローラ が SPI ポー ト にア ク セ ス し、 SPI バス ・ ト ラ ンザ ク シ ョ ン を実行で き ます。 こ
の設計制約では、 ポー ト ピ ンに I/O を重複し て割 り 当て る こ と も防止 さ れます
• DISABLE ~ SPI ポー ト ピ ンがコ ン フ ィ グ レーシ ョ ン ・ ロ ジ ッ ク か ら切断されます。 自動的にポー ト ピ ン
が汎用I/Oになることはありません。SPIポートピンを汎用I/Oにするには、SLAVE_SPI_PORT と
MASTER_SPI_PORT の両方を DISABLE ス テー ト にする必要があ り ます
MASTER_SPI_PORT は SLAVE_SPI_PORT と 同時に イ ネーブルで き ます。 し か し内部 SPI マ ス タ コ ン ト ローラ
が、 外部 SPI マ ス タ と 同時に SPI ト ラ ンザ ク シ ョ ン を実行し ない こ と を確実にする必要があ り ます。 2 つの
SPI マ ス タ の同時動作を必ず防止し て く だ さ い。
I 2 Cポート
I2C_PORT では MachXO2 デバ イ スがユーザモー ド になった後も、 I 2 Cコンフィグレーション・ポートを確保
できます。I2C_PORT制約は、次の2つに設定できます。
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MachXO2 プログラミングとコンフィグレーション
使用ガイド
• ENABLE ~ MachXO2 がユーザモー ド 時に I2CポートI/Oが確保され、外部I2Cマスタがコンフィグレー シ ョ ン ・ ロ ジ ッ ク と 通信で き る よ う にな り ます。 こ の設計制約では、 ポー ト ピ ンに I/O を重複し て割 り 当
てることも防止されます
• DISABLE ~ I 2Cポートピンがコンフィグレーション・ ロジックから切断されます。 このポートピンは汎用
I/O にな り ます
EFB 内のプ ラ イ マ リ 及びセカ ンダ リ I 2 C コ ン ト ローラ を使用する には、 I2C_PORT を ENABLE にする必要が
あります。
SDM ポー ト
SDM_PORT では MachXO2 デバイ スがユーザモー ド になってか ら、 プ ロ グ ラ ミ ン グ ・ ス テータ ス ピ ン を選択
で き ます。 SDM_PORT 制約は、 次の 4 つに設定で き ます。
• DISABLE ~ PROGRAMN、 DONE、 及び INITN ス テータ ス ピ ンが汎用 I/O にな り ます
• PROGRAM ~ MachXO2 デバイ スがユーザモー ド 時に PROGRAMN ピ ンが確保 さ れます。 こ のピ ン を ア ク
ティブLowにすると、MachXO2が再コンフィグレーションされます。DONE及びINITNピンは汎用I/O
にな り ます
• PROGRAM_DONE ~ MachXO2 デバイ スがユーザモー ド になって も PROGRAMN 及び DONE ピ ンが確保さ
れます。 INITN は汎用 I/O にな り ます
• PROGRAM_DONE_INITN ~ユーザモー ド 時に PROGRAM、 DONE、 及び INITN が確保 さ れます
MSPI ま たはデュ アルブー ト ・ コ ン フ ィ グ レーシ ョ ン ・ モー ド を使用する場合は、 SDM_PORT を PROGRAMN
に設定する こ と を推奨し ます。 別の コ ン フ ィ グ レーシ ョ ン ・ ポー ト を使用し て REFRESH コ マン ド を送出可
能な場合を除いて、 PROGRAMN ピ ンは、 MachXO2 デバ イ ス を " ウ ォーム " 再コ ン フ ィ グ レーシ ョ ンする唯
一の手段です。
MCCLK の周波数
MCLK_FREQ 制約では、 EXTERNAL ま たはデュ アルブー ト ・ コ ン フ ィ グ レーシ ョ ン ・ モー ド 使用時に、 外部
SPI フ ラ ッ シ ュ か ら のデータ取得に使用 さ れる MCLK 周波数を変更で き ます。 MachXO2 では、 外部 SPI フ
ラ ッ シ ュ か ら のデータ取得開始時に、公称2.08MHz(+/- 5.5%)の ク ロ ッ ク 周波数が使用されます。MCLK_FREQ
の値は、 受信する コ ン フ ィ グ レーシ ョ ン ・ データ に格納されていて、 フ ィ ーチャ行には格納されていません。
MachXO2 デバ イ スは、 連続し たパデ ィ ン グ ビ ッ ト 、 データ開始ワー ド (0xBDB3)、 及びコ ン ト ロールレ ジ ス
タ値を読み出し ます。 制御レ ジ ス タ には新し い MCLK_FREQ 値が格納 さ れます。 MachXO2 は MCLK_FREQ
値を受信する と すぐに、 新し い ク ロ ッ ク周波数に切 り 替わ り ます。 MCLK_FREQ で使用可能な周波数範囲は、
2.08MHz か ら最高 133 MHz までです (表 14-8 を参照)。 実際の SPI フ ラ ッ シ ュ ま たはプ リ ン ト 基板の最高 ク
ロックレートを超えないよう注意してください。
仕様を外れる ク ロ ッ ク 周波数を指定し た場合に備えて、 バ ッ ク ア ッ プ ・ コ ン フ ィ グ レーシ ョ ン ・ ポー ト を用
意し てお く こ と を推奨し ます。
ENABLE_TRANSFR
MachXO2 で使用 さ れる TransFR 機能では、コ ン フ ィ グ レーシ ョ ン SRAM に ロー ド さ れた コ ン フ ィ グ レーシ ョ
ン ・ データ、 及び内部フ ラ ッ シ ュ メ モ リ に ロー ド さ れた将来の コ ン フ ィ グ レーシ ョ ン ・ データ フ ァ イルで、
ENABLE_TRANSFR が ENABLE ス テー ト に設定 さ れてい る必要があ り ます。MachXO2 での TransFR の使用の
詳細については、"TransFR の動作 " 項、及び "TN1087 Minimizing System Interruption During Configuration Using
TransFR Technology (TransFR 技術を使用し た コ ン フ ィ グ レーシ ョ ン時のシ ス テム中断の最小化) " を参照し
てください。
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MachXO2 プログラミングとコンフィグレーション
使用ガイド
ビ ッ ト ス ト リ ーム生成オプシ ョ ン
Bitstream Generation (ビ ッ ト ス ト リ ーム生成) オプシ ョ ンでは、 Diamond 開発ツールで MachXO2 デバ イ ス用
の コ ン フ ィ グ レ ー シ ョ ン ・ デ ー タ を 作 成 す る 方 法 を 決 定 で き ま す。 CONFIGURATION、 USERCODE、
CUSTOM_IDCODE、 及び SHAREDEBRINIT の各設定はフ ィ ーチ ャ行に保存 さ れ、 フ ィ ーチ ャ行が消去 さ れる
まで有効な ま まにな り ます。 その他のオプシ ョ ンでは、 Diamond で生成 さ れる JEDEC 及び BIT フ ァ イルを制
御で き ます。 表 14-16 はそれら を ま と めた も のです。
表 14-16. ビ ッ ト ス ト リ ーム生成オプシ ョ ン
オプシ ョ ン名 デフ ォル ト 設定 全設定値
GENERATE_BITSTREAM DISABLE DISABLE, ENABLE
COMPRESS_CONFIG ON OFF, ON
CONFIGURATION1 CFG CFG, CFG_EBRUFM, CFGUFM, EXTERNAL
USERCODE_FORMAT BINARY HEX, BINARY, ASCII
USERCODE 32-bit arbitrary
CUSTOM_IDCODE_FORMAT BINARY HEX, BINARY
CUSTOM_IDCODE 32-bit arbitrary
SHAREDEBRINIT DISABLE DISABLE, ENABLE
MUX_CONFIGURATION_PORTS DISABLE DISABLE, ENABLE
1. ispLEVER 8.1 SP1 及び Diamond 1.1 では、 CFG_EBRUFM がデフ ォル ト
GENERATE BITSTREAM
GENERATE_BITSTREAM 制約は、JEDEC フ ァ イルに加えて BIT フ ァ イルを作成する こ と を Diamond に通知し
ます。 GENERATE_BITSTREAM のデフ ォル ト 設定であ る DISABLE では、 Diamond が BIT フ ァ イルを作成し ま
せん。 GENERATE_BITSTREAM が ENABLE の場合、 Diamond は JEDEC フ ァ イ ル と BIT フ ァ イルの両方を作
成します。 BIT ファイルは、 外部 SPI フラ ッシュに直接プログラム可能なバイナリデータファイルです。
ビ ッ ト ス ト リ ーム生成は COMPRESS_CONFIG 制約の影響を受け ます。詳細については、COMPRESS_CONFIG
の項を参照し て く ださい。
COMPRESS_CONFIG
COMPRESS_CONFIG 制約は JEDEC 及び BIT フ ァ イルの生成方法を変更し ます。 COMPRESS_CONFIG のデ
フ ォル ト 設定は ON です。COMPRESS_CONFIG 及び GENERATE_BITSTREAM 制約には、表 14-17 に示す 3 つ
の有効な組み合わせがあ り ます。
表 14-17. GENERATE_BITSTREAM/COMPRESS_CONFIG の有効な組み合わせ
COMPRESS_CONFIG GENERATE_BITSTREAM JEDEC 生成
ON OFF Valid1 Yes
ON ON Valid Yes
OFF OFF Invalid N/A
OFF ON Valid No
1. COMPRESS_CONFIG 及び GENERATE_BITSTREAM のデフ ォル ト 設定
JEDEC フ ァ イ ルは生成時に必ず圧縮されます。 外部ま たはデュ アルブー ト ・ コ ン フ ィ グ レーシ ョ ン ・ モー ド
使用時は、 COMPRESS_CONFIG=ON 及び GENERATE_BITSTREAM=ON の使用を推奨し ます。 外部 SPI フ ラ ッ
シ ュ か ら コ ン フ ィ グ レーシ ョ ン ・ データ を読み込む と 、 コ ン フ ィ グ レーシ ョ ン時間を多少短縮で き、 Diamond
ツールでは内部フ ラ ッ シ ュ メ モ リ にプ ロ グ ラ ム可能な JEDEC フ ァ イルが作成されます。
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CONFIGURATION
MachXO2 プログラミングとコンフィグレーション
使用ガイド
CONFIGURATION 制約では CFM 及び UFM セ ク タ を制御で き ます。 CONFIGURATION 制約には、 次の 4 つ
の設定が可能です。
• CFG ~コ ン フ ィ グ レーシ ョ ン ・ データ作成時のデフ ォル ト モー ド です。 コ ン フ ィ グ レーシ ョ ン ・ ビ ッ ト
ス ト リ ームは CFM に格納 さ れ、 UFM セ ク タへのオーバフ ローは許可さ れません。 コ ン フ ィ グ レーシ ョ
ン ・ データ には EBR 初期化データ が含まれます。 UFM セ ク タは、 ユーザモー ド で汎用フ ラ ッ シ ュ メ モ リ
として使用できます。
• CFG_EBRUFM ~ こ の設計制約で作成 さ れる コ ン フ ィ グ レーシ ョ ン ・ データは、 CFM に格納 さ れます。
EBR 初期化データは、 UFM セ ク タ の最下位ページア ド レ スに格納 さ れます。 UFM セ ク タはユーザモー ド
で使用で き ます。 正し い動作を保証する ため UFM に変更を加えた場合は、 EBR 初期化データ を回復する
必要があ り ます。
• CFGUFM ~ こ の設計制約で作成 さ れる コ ン フ ィ グ レーシ ョ ン ・ データは、 CFM に格納 さ れます。 こ の
モー ド は、 UFM へのオーバフ ローが許可される と い う 点が CFG と 異なっています。 デザ イ ンに EBR 初
期化データ が追加される と 、 コ ン フ ィ グ レーシ ョ ン ・ データ のサ イ ズが増加し ます。 こ のモー ド では、
ユーザモー ド での UFM へのア ク セ スが防止さ れます。
• EXTERNAL ~ こ の設計制約で生成される コ ン フ ィ グ レーシ ョ ン ・ データは、 外部 メ モ リ に格納されます。
UFM セ ク タは、 ユーザモー ド で汎用フ ラ ッ シ ュ メ モ リ と し て使用で き ます。
Diamond ソ フ ト ウ ェ アの リ リ ース 1.4では、CONFIGURATION制約のデフ ォル ト がCFG ス テー ト です。Diamond
デザ イ ン ソ フ ト ウ ェ アで JEDEC フ ァ イルが生成さ れる のは、 デザ イ ン全体が CFMCFM に収ま る場合だけで
す。 MachXO2 デバ イ スがユーザモー ド にな る と 、 UFM を使用で き る こ と が保証さ れます。
コ ン フ ィ グ レーシ ョ ン ・ データ が CFM に収ま ら ない場合は、 CFG_EBRUFM 制約を使用し てみて く だ さ い。
デザ イ ンに多数の初期化する EBR があ り 、 し か も UFM ページにア ク セ ス し てデータ を格納する場合は、 こ
の設計制約が有用です。 初期化する EBR の数次第では、 UFM にデータ格納用の十分な容量が残っています。
CFM にコ ン フ ィ グ レーシ ョ ン ・ データ を格納で き る だけのサ イ ズがな く 、 独自データ の格納に UFM を使用
する必要がない場合は、 CFGUFM オプシ ョ ン を使用し て く だ さ い。 まれなケース と し て、 CFM と UFM の合
計よ り も、 コ ン フ ィ グ レーシ ョ ン ・ データ のサ イ ズが大き く な る こ と があ り ます。
MSPI コ ン フ ィ グ レーシ ョ ン ・ モー ド で使用する コ ン フ ィ グ レーシ ョ ン ・ データ の作成には、 EXTERNAL 制
約を使用し て く だ さ い。 CFM と UFM で使用可能な容量の合計よ り も、 コ ン フ ィ グ レーシ ョ ン ・ データ が大
き い場合は、 EXTERNAL モー ド に切 り 替え る必要があ り ます。 EXTERNAL モー ド では、 CFM ま たは UFM リ
ソ ースがま った く 使用されません。 ユーザモー ド で UFM を使用で き ます。 EXTERNAL を選択する場合は、
GENERATE_BITSTREAM オプシ ョ ン を ENABLE ス テー ト にする必要があ り ます。
MachXO2-256 デバ イ スには UFM が内蔵 さ れていません。こ のデバ イ スで使用可能な コ ン フ ィ グ レーシ ョ ン・
オプシ ョ ンは、 CFG モード と EXTERNAL モード だけです。
USERCODE
MachXO2 コ ン フ ィ グ レーシ ョ ン ・ フ ラ ッ シ ュ セ ク ターにはユーザ定義の値を格納する ための 32 ビ ッ ト レ ジ
ス タ が内蔵されています。 こ のレ ジ ス タ に格納されるデフ ォル ト 値は 0x00000000 です。 USERCODE 制約を
使用する と 、こ のレ ジ ス タ に任意の値を割 り 当て る こ と がで き ます。推奨する用途 と し ては、コ ン フ ィ グ レー
シ ョ ン ・ データ のバージ ョ ン番号、 製造元 ID コー ド 、 組み立ての日付、 JEDEC フ ァ イルのチェ ッ ク サムな
どがあ り ます。
USERCODE フ ィ ール ド の形式は、 USERCODE_FORMAT 制約を使用し て制御されます。 データ入力は、 2 進、
16 進、 ASCII のいずれの形式で も可能です。
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USERCODE_FORMAT
MachXO2 プログラミングとコンフィグレーション
使用ガイド
USERCODE_FORMAT 制約では USERCODE 制約で値の割 り 当てに使用するデータ フ ィ ール ド の形式を選択
し、 次の 3 つのオプシ ョ ンがあり ます。
• Binary (2 進) ~ 32 個の '1' ま たは '0' 文字を使用し て、 USERCODE を設定し ます
• Hex (16 進) ~ 8 個の 16 進数 (0 ~ 9、 A ~ F) を使用し て、 USERCODE を設定し ます
• ASCII ~ 4 個の ASCII 文字を使用し て、 USERCODE を設定し ます
CUSTOM_IDCODE
CUSTOM_IDCODE 制約は フ ィ ーチ ャ 行内 に あ る 32 ビ ッ ト レ ジ ス タ の 割 り 当 て に 使用 さ れ ま す。
CUSTOM_IDCODE フ ィ ール ド がア ク テ ィ ブ と な る のは、 MY_ASSP 制約が ON ス テー ト の場合だけです。 割
り 当て る値は、CUSTOM_IDCODE_FORMAT制約に従って、2進ま たは16進で入力で き ます。CUSTOM_IDCODE
制約への値の割 り 当ての詳細については、 「MY_ASSP」 の項を参照し て く だ さ い。
CUSTOM_IDCODE_FORMAT
CUSTOM_IDCODE_FORMAT 制約では CUSTOM_IDCODE 制約での値の割 り 当てに使用するデータ の形式を選
択し、次の2つのオプションがあります。s:
• Binary (2 進) ~ 32 個の '1' ま たは '0' 文字を使用し て、 CUSTOM_IDCODE を設定し ます
• Hex (16 進) ~ 8 個の 16 進数 (0 ~ 9、 A ~ F) を使用し て、 CUSTOM_IDCODE を設定し ます
SHAREDEBRINIT
に設定する と 、 こ の設計制約に よ って固有の メ モ リ 初期化フ ァ イルを 1 つ、 フ ラ ッ シ ュ メ モ リ に格納で き ま
す。 こ の初期化値は複数の EBR 間で共有で き ます。 そ う する こ と で、 デザ イ ンのビ ッ ト ス ト リ ーム ・ サ イ ズ
が縮小され、 UFM 容量が節約 さ れて、 他のアプ リ ケーシ ョ ンに利用で き る よ う にな り ます。
MAX_CONFIGURATION_PORTS
( 英語版オ リ ジナル記述を次版で改訂の予定のため、 割愛し ます。 )
セキュ リ ティオプシ ョ ン
セキュ リ テ ィ オプシ ョ ンでは、MachXO2デバイスの ト ラ ッ キング とセキュ リ テ ィ保護用の様々なオプシ ョ ン
を選択で き ます。 表 14-18 はそれら を ま と めた も のです。
表 14-18. セキ ュ リ テ ィ オプシ ョ ン
オプシ ョ ン名 デフ ォル ト 設定 全設定値
TRACEID 8-bit arbitrary
MY_ASSP OFF OFF, ON
CONFIG_SECURE OFF OFF, ON
ONE_TIME_PROGRAM OFF OFF, FLASH, FLASH_UFM, FLASH_UFM_SRAM
TRACEID
MachXO2 では TraceID と 呼ばれる新機能が導入さ れま し た。 TraceID では、 MachXO2 ご と に固有の 64 ビ ッ
ト ID が付けられます。 2 つの MachXO2 デバイスに同じコンフィグレーシ ョ ン ・ データがロード されても、
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MachXO2 プログラミングとコンフィグレーション
使用ガイド
任意の 2 デバイ スが同じ TraceID 値を持つこ と はあ り ません。 こ の点が コ ン フ ィ グ レーシ ョ ン ・ データ内に
あ る USERCODE と は異なっています。 USERCODE を使用し て コ ン フ ィ グ レーシ ョ ン ・ データ を受け取る各
デバイ スは、 同じ USERCODE 値を持ち ます。
TraceID は長 さ が 64 ビ ッ ト で、 下位 56 ビ ッ ト は変更不可のデータ と なっています。 こ の 56 ビ ッ ト は、 ウ ェ
ハの ロ ッ ト 、 ウ ェハ番号、 及びウ ェハ上のダ イ位置を示す X/Y 座標を組み合わせた も のです。 最上位の 8
ビ ッ ト はユーザが指定し、 フ ィ ーチャ行に格納さ れます。 TraceID は、 Diamond の Spreadsheet View を使用し
て変更し ます。 TraceID フ ィ ール ド に固有の 8 ビ ッ ト 2 進値を入力し、 コ ン フ ィ グ レーシ ョ ン ・ データ を生
成してください。
TraceID 機能の詳細については、 "TN1207, Using TraceID in MachXO2 Devices (MachXO2 の TraceID の使用)
" を ご参照 く だ さ い。
MY_ASSP
ラ テ ィ スの全てのデバイ スは、 デバイ ス フ ァ ミ リ 、 デバイ ス規模、 及びその他のパ ラ メ ータ (電圧、 デバ イ
スステッピングなど) を識別する固有の ID コードを持っています。 このコードには、 MachXO2 のコンフ ィ
グレーション ・ ポートからアクセスできます。 IDCODE レジスタに格納された値からは、 ラティスのデバイ
ス を一意に識別で き ます。
MY_ASSP 制約では、MachXO2 か ら IDCODE コー ド を読み取った場合に返 さ れる値を変更で き ます。MY_ASSP
制約を ON に設定する と 、 CUSTOM_IDCODE 制約が イ ネーブル さ れます。
CUSTOM_IDCODE
CUSTOM_IDCODE は MachXO2 デバイ スのデフ ォル ト の IDCODE を上書きする ために割 り 当て る値です。
MY_ASSP 制約が ON の場合に入力で き る のは、 32 ビ ッ ト の 16 進ま たは 2 進値だけです。
IDCODE を上書きする と、 ラティ スのプログラ ミ ング ・ ソフ ト ウェアが MachXO2 デバイスを識別できなく
な り 、 その結果 Programmer で MachXO2 デバイ ス を直接プ ロ グ ラ ムで き な く な り ます。 MY_ASSP が イ ネーブ
ル さ れた MachXO2 デバイ ス をプ ロ グ ラ ムする には、 SVF (Serial Vector Format) フ ァ イルが生成 さ れる よ う
マ イ グ レーシ ョ ンする必要があ り ます。
CONFIG_SECURE
こ の設計制約を ON に設定する と 、SRAM メ モ リ 及び CFM の リ ー ド バ ッ ク がブ ロ ッ ク さ れます。UFM の リ ー
ドバックは、 ビットスト リームが UFM ブロックにオーバフローした場合もブロックされます。消去しない
限り、 MachXO2 デバイスをリードバックすることも、 プログラムすることもできなくなります。 セキュリ
テ ィ 設定を リ セ ッ ト する には、 デバイ ス を消去する必要があ り ます。 CONFIG_SECURE ヒ ューズ と CFM は、
連動し て消去されます。 セキ ュ リ テ ィ ヒ ューズを リ セ ッ ト する と 、 デバ イ ス を再びプ ロ グ ラ ムで き ます。
ONE_TIME_PROGRAM
MachXO2 には OTP (One Time Programmable、 ワ ン タ イ ム ・ プ ロ グ ラ マブル) ヒ ューズがあ り 、 オンチ ッ プ
メ モ リ の消去ま たはプ ロ グ ラ ムの防止に使用で き ます。 MachXO2 デバ イ スには、 それぞれが SRAM、 CFM、
及び UFM の各 メ モ リ セ ク タ に対応し た 3 つの OTP があ り ます。 こ の設計制約に よ って、 各 メ モ リ セ ク タ に
OTP セキ ュ リ テ ィ を設定する こ と がで き ます。
• FLASH ~ CFM を消去ま たはプ ロ グ ラ ムで き ません
• FLASH_UFM ~ CFM と UFM を消去ま たはプ ロ グ ラ ムで き ません
• FLASH_UFM_SRAM ~ CFM、 UFM、 及び SRAM を消去ま たはプ ロ グ ラ ムで き ません
フ ラ ッ シ ュ メ モ リ の ONE_TIME_PROGRAM 制約が設定される と 、 内部フ ラ ッ シ ュ メ モ リ を消去ま たはプ ロ グ
ラ ムで き な く な り ます。 コ ン フ ィ グ レーシ ョ ン ・ データ の変更が防止 さ れますが、 SDM モー ド を使用し てデ
バイスをコンフ ィグレーシ ョ ンするこ とは可能です。
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MachXO2 プログラミングとコンフィグレーション
使用ガイド
ONE_TIME_PROGRAM 機能制約が FLASH_UFM_SRAM メ モ リ に設定さ れる と 、デバ イ スは ASIC の よ う な動作
にな り ます。 内蔵フ ラ ッ シ ュ ま たは UFM を再プ ロ グ ラ ムで き な く な り 、 JTAG ポー ト か ら SRAM を変更で き
なくなります。 その状態でも、内部フラッシュメモリまたは外部SPIフラッシュからのSRAMのコンフィグ
レーシ ョ ンは可能です。
デバイ スのウ ェ イ ク ア ッ プ ・ シーケン ス
コ ン フ ィ グ レーシ ョ ンが完了する と (SRAM が ロー ド さ れる と )、 デバ イ スは予測可能な方法で ウ ェ イ ク ア ッ
プし ます。 MachXO2 デバイ スがチェーン内の唯一のデバイ ス、 またはチェーン内の最後のデバイ ス と なって
い る場合、 コ ン フ ィ グ レーシ ョ ンの完了に よ って ウ ェ イ ク ア ッ プ ・ プ ロ セ スが起動さ れる必要があ り ます。
コ ンフ ィ グレーシ ョ ンが完了する と 、 内部 DONE ビ ッ ト が設定され、 ウ ェ イ ク ア ッ プ ・ プロセスが開始され
ます。 図 14-15 に、 内部 ク ロ ッ ク を使用し た ウ ェ イ ク ア ッ プ ・ シーケ ン ス を示し ます。
図 14-15. 内部 ク ロ ッ ク を使用し た ウ ェ イ ク ア ッ プ ・ シーケ ン ス
MCLK
DONE BIT
GLOBAL OUTPUT ENABLE
GLOBAL SET/RESET
GLOBAL WRITE DISABLE
DONE PIN
T0 T1 T2 T3
ウェイクアップ信号
3 つの内部信号 GSR、 GWDIS、 GOE に よ って ウ ェ イ ク ア ッ プ ・ シーケ ン スが決ま り ます。
• GSR はデバイ スのコ アの設定 と リ セ ッ ト に使用されます。 GSR はコ ン フ ィ グレーシ ョ ン中にアサー ト さ
れ (Low)、 ウェイクアップ ・ シーケンスでネゲート されます (High)。
• GWDIS 信号が Low の と きは、 デバイ ス内の RAM ブ ロ ッ ク と LUT の整合性が保全 さ れます。 デバ イ スの
ウ ェ イ ク ア ッ プ前、 こ の信号は Low になっています。 こ の制御信号は、 デバイ スのプ ラ イ マ リ 入力ピ ン
を制御し ませんが、 EBR 及び LUT の特定の制御ポー ト を制御し ます。
• GOE 信号 が Low の と きは、 デバイ スの I/O バ ッ フ ァ がピ ン を ド ラ イ ブで き な く な り ます。 GOE は出力
ピンだけを制御し ます。 内部 DONE ビ ッ ト がアサー ト さ れる と 、 MachXO2 は入力データ に応答する よ う
にな り ます。
• DONEピンが High のと きは、 コンフ ィ グレーシ ョ ンが完了し、 エラーが検出されなかったこ と を示しま
す。
ウェイクアップ・ クロックの選択
ウ ェ イ ク ア ッ プ ・ シーケ ン ス中の 4 つのス テー ト 遷移を完了 させる ク ロ ッ ク ソースは、 ユーザが選択可能で
す。 MachXO2 は、 コ ン フ ィ グ レーシ ョ ンが終わ る と ウ ェ イ ク ア ッ プ ・ ス テー ト にな り 、 コ ン フ ィ グ レーシ ョ
ン ・ モー ド か ら ユーザモー ド に移行し ます。 こ のシーケ ン スは ク ロ ッ ク ソース と 同期し ますが、 デフ ォル ト
の ク ロ ッ ク ソ ースは sysCONFIG 使用時に MCLK/CCLK、 JTAG 使用時に TCK にな り ます。
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MachXO2 プログラミングとコンフィグレーション
使用ガイド
Verilog ま たは VHDL 内で START マ ク ロ を イ ン ス タ ン ス化する こ と で、 ウ ェ イ ク ア ッ プで使用 さ れる ク ロ ッ
ク が変更で き ます。 MachXO2 はウ ェ イ ク ア ッ プ ・ シーケ ン スが完了する まで内部動作を開始し ないため、 こ
の ク ロ ッ ク は外部入力ピ ンか ら供給する必要があ り ます。 デバ イ スが最後の 4 つのス テー ト 遷移を実行可能
にな った こ と は、 外部に示されませんので、 フ リ ーラ ン ク ロ ッ ク 周波数を指定する か、 デバ イ スがウ ェ イ ク
ア ッ プ可能にな った こ と が保証される まで待つし かあ り ません。 START マ ク ロ を使用する こ と で、 1 つま た
は複数のプログラマブルデバイスのコンフ ィグレーシ ョ ンが完了してから、 それらのデバイスを同期して起
動する ための も う 1 つの メ カニズムが得ら れます。
Verilog
VHDL
module START (STARTCLK);
input STARTCLK;
endmodule
START u1 (.STARTCLK()) /* synthesis syn_noprune=1 */;
COMPONENT START
PORT(
STARTCLK : IN STD_ULOGIC
);
END COMPONENT;
attribute syn_noprune: boolean ;
attribute syn_noprune of START: component is true;
begin
u1: START port map (STARTCLK =>);
コンフィグレーションの詳細について
フラッシュ ・プログラミング
MachXO2 の内蔵フ ラ ッ シ ュ メ モ リ は、 こ のデバ イ スの コ ン フ ィ グ レーシ ョ ン ・ シ ス テムの心臓部です。 柔軟
で、 デバイ スの コ ン フ ィ グ レーシ ョ ン ・ データ を格納で き、 デザ イ ン固有のデータ を UFM に格納で き ます。
正確な消去 と プ ロ グ ラ ミ ン グのシーケ ン ス を必要 と する リ ソースで も あ り ます。 ラ テ ィ スでは、 MachXO2 フ
ラ ッ シ ュ メ モ リ のプ ロ グ ラ ミ ン グ用にい く つかの方法を用意し ています。
• Diamond Programmer (プ ロ グ ラ マ) : JTAG ま たは SSPI のプ ロ グ ラ ミ ング
• VMEmbedded : JTAG ポー ト を制御する組み込みマ イ ク ロ プ ロ セ ッ サで使用する 'C' ソース コー ド
• SSPIEmbedded : SSPI ポー ト を制御する組み込みマ イ ク ロ プ ロ セ ッ サで使用する 'C' ソース コー ド
• Custom : こ の項で説明する内容、 及び "TN1246, Using User Flash Memory and Hardened Control Functions
in MachXO2 Devices Reference Guide (MachXO2 デバ イ スの UFM と ハー ド マ ク ロ制御機能の使用法 リ フ ァ
レ ン ス ガ イ ド ) " の説明に従 う と 、 カ ス タ ム ・ ソ リ ューシ ョ ン を作成で き ます。
フラッシュメモリ空間には、JTAGポート、I 2 C ポート、 SPI ポート、 または WISHBONE バスからアクセスで
き ます。 こ れら の コ ン フ ィ グ レーシ ョ ン ・ ポー ト をオフ ラ イ ン ま たは透過プ ロ グ ラ ミ ン グモー ド で使用する
と 、MachXO2 フ ラ ッ シ ュ メ モ リ ・ リ ソ ース を消去 / プ ロ グ ラ ム / ベ リ フ ァ イ で き ます。WISHBONE イ ン ター
フ ェ イ スでは、 透過プ ロ グ ラ ミ ン グ動作のみを使用で き ます。 コ ン フ ィ グ レーシ ョ ン ・ ロ ジ ッ ク に渡すコ マ
ン ド のシーケ ン ス と タ イ ミ ン グは、 全ての コ ン フ ィ グ レーシ ョ ン ・ ポー ト で同一です。 コ マン ド 及びデータ
を送信する と き の通信プ ロ ト コル規格に よ る違いは多少あ り ます。 最初に、 全ての コ ン フ ィ グ レーシ ョ ン ・
ポー ト で共通の コ マン ド と タ イ ミ ン グ フ ローについて説明し ます。 その後、 プ ロ ト コルの違いについて説明
します。
14-37 tn1204_02.2

MachXO2 プログラミングとコンフィグレーション
使用ガイド
それぞれの MachXO2 には、一定量の CFM と UFM が内蔵さ れています。 こ の メ モ リ サ イ ズは MachXO2 のデ
バイ ス規模に よ って異な り ます。 図 14-19 に各規模の MachXO2 デバ イ スで使用可能な フ ラ ッ シ ュ メ モ リ の
ページ数を示し ます。 各ページは 128 ビ ッ ト のデータ よ り な り ます。
表 14-19. MachXO2 フ ァ ミ リ のフ ラ ッ シ ュ メ モ リ のページ数
MachXO2 デバイ ス規模 CFM (ページ数) UFM (ページ数)
CFG + UFM 連結 1
(使用可能なページ数)
7000 9,212 2,048 11,257
4000, 2000U 5,758 768 6,524
2000, 1200U 3,198 640 3,836
1200, 640U 2,175 512 2,686
640 1,151 192 1,342
256 575 0 575
1. デバイ スの制限に よ り 、 CFG+UFM (CONFIGURATION = CFGUFM) のページ数は各部の合計よ り も小さ く な る ことがあ
ります
MachXO2 JEDEC の JEDEC フ ァ イル形式
ラ テ ィ スの全ての不揮発性デバイ スは JEDEC フ ァ イルに対応し ています。開発 ソ フ ト ウ ェ アに含まれる ユー
ティリティを使用すると、JEDECファイルをSTAPL、SVF、ビットストリーム (16進または2進) など他の
プ ロ グ ラ ミ ン グ フ ァ イ ル形式に変換で き ます。 JEDEC フ ァ イルに関連する詳細情報について、 次の表で詳し
く説明します。
表 14-20. MachXO2 JEDEC フ ァ イル形式
JEDEC フ ィ ール ド 文法 記 述
Don’t Care ( ド ン ト ケア) My design
Start-of-text
(テキス ト の先頭)
^B
^B (Control-B、 0x02) 文字よ り も前にある文字は無視。 こ こ には、 ^B を
除 く 全ての文字セ ッ ト または内部言語を使用可能
^B は JEDEC フ ァ イルの開始を示す。 ^B の後ろは ASCII 文字のみ有効。 文
字 "*" は JEDEC フ ィ ール ド の終わ り を示すデ リ ミ タ。 CR 及び LF は、
JEDEC フ ァ イルでは通常の空白と し て扱われ、 デ リ ミ タ機能を持たない
Header (ヘ ッ ダ) My design
最初のフ ィ ール ド は、 開始を示す識別子を持たないヘ ッ ダ。 ^B の後ろは
ASCII 文字のみ有効。 ヘ ッ ダはアス タ リ ス ク文字 "*" で終端される
Field Terminator (終端) * JEDEC フ ァ イル内の各フ ィ ール ド はアス タ リ ス ク で終端される
Note (コ メ ン ト ) NOTE my design
キーワー ド N はコ メ ン ト の開始を示す。 JEDEC フ ァ イル内の任意の位置
に記述できる。 ラテ ィ スの JEDEC フ ァ イルでは NOTE とい う分かりやす
い単語と なっている
Fuse Count (フ ューズ数) QF3627736 キーワー ド QF はデバイ スの実際の合計ヒ ューズ数を示す 1
Default Fuse State
(デフ ォル ト ・ フ ューズス
テー ト)
Security Setting
(セキュ リ テ ィ 設定)
OTP and Security Setting
(セキュ リ テ ィ 設定)
F0 or F1
G0 or G1
G0, G1, G2, or G3
キーワード F は、 リンクフ ィールドに含まれていないヒ ューズのヒ ュー
ズ状態を示す。 F0 = ゼロ (0) で埋め、 F1 =1 で埋める。 JEDEC フ ァ イル
サイズ削減のため定義された もの。 ラ テ ィ スの JEDEC フ ァ イルでは意味
を持たない。 フ ァ イルサイズの削減には、 圧縮の使用を推奨する
セキュ リ テ ィ のプ ログ ラ ミ ング用に JEDEC 標準では G が定義されて
いる (0= な し、 1= あ り )
ラティスではOTPヒューズのプログラミングにも対応するため、 G
フ ィ ール ド を拡張し た。 G
14-38 tn1204_02.2

表 14-20. MachXO2 JEDEC フ ァ イル形式 (Continued)
JEDEC フ ィ ール ド 文法 記 述
Link Field
(リンクフ ィールド)
Fuse Checksum
(フューズチェ ッ クサム)
U Field
(U フ ィ ール ド )
E Field
(E フ ィ ール ド )
L0000000
101011…100011
…………………..
111111…101100
110
101011…100011
…………………..
111111…101100
110
……..
……..
101011…100011
…………………..
111111…101100
110*
NOTE SED_CRC*
L3627704
111111….111111*
CC1B9
CC1B9
UA Home
EH 012..ABCDEF
MachXO2 の非暗号化 JEDEC フ ァ イ ルの例を、 図 14-16 に示し ます。
図 14-16. 非暗号化 JEDEC フ ァ イルの例
*
NOTE Diamond_1.2_Production (92) JEDEC Compatible Fuse File.*
NOTE Copyright (C), 1992-2010, Lattice Semiconductor Corporation.*
NOTE All Rights Reserved.*
MachXO2 プログラミングとコンフィグレーション
使用ガイド
キーワー ド L は、 空白の後に続 く ヒ ューズパタ ーンの先頭ヒ ューズア ド
レスを示す。 L キーワー ド に続 く 、 こ こ に示された桁数は、 QF フ ィ ール
ド と一致し ている こ と。 この例では QF3627736 が 7 桁であるため、
L0000000 には 7 個の 0 が必要。
従来、 ヒ ューズア ド レスは 0 から カウン ト し ていた。
リ ン ク フ ィ ール ド にはプ ログ ラ ミ ング ・ パタ ーンが格納され、 JEDEC
フ ァ イルで最も重要な部分である。 シ リ コ ンの物理ア レ イ ・ レ イ アウ ト が
正確に再現されるよう、 プログラ ミ ングデータがこのフ ィールドに書き込
まれる。
行ア ド レスは、 昇順で上から下に書き込まれる。
先頭 = 行 0、 末尾 = 最終行
列ア ド レスは、 昇順で左から右に書き込まれる。
左端=ビット 0、右端=最終ビット
INIT_ADDRESS コ マン ド では行 0 が最初に選択される。 プ ログ ラ ミ ングの
ためデバイスに最初にシフトインされるビットはビット 0。 ベリファイ時
にデバイスから最初にシフトアウトされるビットもビット0。
CFM デー タの末尾は "NOTE END CONFIG DATA*" で示される。 全て '0' 値
を含んだページデー タ を プ ログ ラムする必要はない。
UFM ページが JEDEC 内にある場合は、 その前に "NOTE TAG DATA*" 行
が付 く 。
JEDEC フ ァ イルが暗号化される場合は、 リ ン ク フ ィ ール ド 内の全デー タ
が暗号化される。 列サイズパケ ッ ト (パケ ッ ト あた り 128 ビ ッ ト または
16 バイ ト ) の境界を示すよ う フ ィ ラービ ッ ト を含める と、 列サイズが増
加する
ヒューズのチェックサム= ヒューズ数。 全てのヒューズのヒューズ状態は
リンクフ ィールドで確認できる。 リンクフ ィールドに指定されていない場
合は、 その位置にあるデフ ォル ト ・ ヒ ューズ状態を使用する。 JEDEC
フ ァ イルが暗号化される場合は、 暗号化後に ヒ ューズ ・ チ ェ ッ クサムが計
算される。 暗号化前のヒ ューズ ・ チ ェ ッ クサムは、 いずれかのコ メ ン ト に
ある
32 ビ ッ ト USERCODE はこ こ に格納される。 32 ビ ッ ト USERCODE は UA =
ASCII、 UH = ASCII Hex、 U = Binary で表現でき る。 暗号化された JEDEC2
の CRC 値を格納できるよう、 ラテ ィ スはこのフ ィールドを拡張した 2
JEDEC 規格の規定では、 このフ ィ ール ド にアーキテ ク チ ャ ・ ヒ ューズが
格納される。 ラ テ ィ スはこのフ ィ ール ド を、 フ ィ ーチ ャ行及び FEABITS
の格納に使用する。 フ ィ ーチ ャ行デー タは先頭行に置かれる。 FEABITS
値は行 2 にある
End-of-text (テキス ト 末尾) ^C ^C (CTLC) は JEDEC フ ァ イルの末尾を示す
Transmission Checksum
(送信のチ ェ ッ クサム)
ABCD
^B から ^C までのフ ァ イル全体のチ ェ ッ クサム。 チ ェ ッ クサム計算には、
^B 及び ^C を含む全ての文字と空白が含まれる
1. 暗号化 JEDEC フ ァ イルでは、 USERCODE の最初の 16 ビ ッ ト は行 0 のみか ら計算 さ れた CRC 値で、 2 番目の 16 ビ ッ ト が
行 0 か ら最終行までで計算 さ れた CRC 値 と な り ます
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MachXO2 プログラミングとコンフィグレーション
使用ガイド
NOTE DATE CREATED:Fri Dec 02 14:50:08 2011*
NOTE DESIGN NAME:control_SoC_demo_impl1.ncd*
NOTE DEVICE NAME:LCMXO2-1200ZE-1CSBGA132ES*
NOTE TRACEID 0x84*
NOTE LVDS_72P M9*
NOTE LVDS_72N N10*
NOTE LVDS_68P P8*
NOTE LVDS_68N M8*
NOTE PIN ASSIGNMENTS*
NOTE PINS cap_btn1 : M10 : inout*
NOTE PINS LCD_COM0 : B14 : out*
NOTE PINS xout : N7 : out*
...
NOTE PINS xin : M5 : in*
NOTE PINS Icc_analog_cmp_p : P8 : in*
QP132*
QF343936*
G0*
F0*
L000000
11111111111111111011110110110011111111111111111100111011000000000000000000000000000000100000000000000000000000000011000000000110
01000010010100001001000001001000000010011111111101000110000000000000000000000000101110001110000000000001010011010000000000000000
00000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
00000000000010001000100010000000000001000100000000000010001000000000000100010000000001000100010001000000100010000001000100000000
01000100010001000000100010000000000000000001000100000000000000000000000000000000000000000000100010001001000000000000010010000000
00000010010000000000000100100000000001000100010010000000100100000001001000000000010001000100100000001001000000000000000000010010
00000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
00000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
...
00000000000000000000000000000000000000001011110101101010111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111101110010
00010000010000000000010111000000000000000001100000000000000000000111001000010000010101000000101000000000100000000000000100001001
11111110000000000000000000000000000000000000000011000010100000000000000000000000110010101111111010111010101111101111000101000100
00100010000000000000000000000000110000000000000000000000000000001111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111
*
NOTE EBR_INIT DATA*
L137984
11111111111111111111111111111111111101100000000000000000000000000000000000000000000110000000000010110010000100000000000010000000
00011110100011110100011110100011110100011110100011110100011110100011110100011110100011110100011110100011110100011110100011110100
01111010001111010001111010001111010001111010001111010001111010001111010001111010001111010001111010001111010001111010001111010001
...
00000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
00000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
00000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
00100010000000000000000000000000000000000000000000000000000000000101111000000000000000000000000011111111111111111111111111111111
*
NOTE END CONFIG DATA*
L184832
00000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
00000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
...
00000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
00000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
*
NOTE TAG DATA*
L343808
01000100010001000000100010000000000000000001000100000000000000000000000000000000000000000000100010001001000000000000010010000000
00000010010000000000000100100000000001000100010010000000100100000001001000000000010001000100100000001001000000000000000000010010
00000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
*
C5CC8*
NOTE FEATURE_ROW*
E0000000000000000000000000000000000100001000010000000000000000000
0000010000000000*
NOTE User Electronic Signature Data*
UHCAFEBABE*
6243
14-40 tn1204_02.2

MachXO2 プログラミングとコンフィグレーション
使用ガイド
MachXO2 のフ ラ ッ シ ュ メ モ リ ・ プ ロ グ ラ ミ ン グ フ ロー
MachXO2 のフ ラ ッ シ ュ メ モ リ の消去 と プロ グ ラ ミ ングには、 特定の一連のステ ッ プ と タ イ ミ ングが必要で
す。 こ の項のフ ローチャー ト は、 フ ラ ッ シ ュ を正し く プ ロ グ ラ ミ ン グする ために必要な コ マン ド シーケ ン ス
と タ イ ミ ン グ を示し ています。 コ マン ド と タ イ ミ ン グは、 全ての コ ン フ ィ グ レーシ ョ ン ・ ポー ト で共通です。
タ イ ミ ン グ と は異な り 、 使用する コ ン フ ィ グ レーシ ョ ン ・ ポー ト に よ っては、 プ ロ ト コルに多少の違いがあ
り ます。 例外については、 コ ン フ ィ グ レーシ ョ ン ・ ポー ト ご と の項で説明し ます。
図 14-17. MachXO2 のフ ラ ッ シ ュ メ モ リ ・ プ ロ グ ラ ミ ング フ ロー
Delay
5 µs
No
Check
Busy?
Yes
Transmit Read Busy
Flag (0xF0) or Read
Status Register
Command (0x3C)
Transmit Enable
Configuration Interface
(Transparent Mode)
Command (0x74)
Busy?
Yes
Start
Check
Device ID?
Transmit Read ID
Command (0xE0)
Read 32 ID Bits
ID
Match?
Transparent
Configuration?
Erase Flash
CF/UFM/FR (0x0E)
Transmit Read Busy
Flag (0xF0) or Read
Status Register
Command (0x3C)
Busy?
Fail?
No
No
Transmit
Read Status Register
Command (0x3C)
No
No
No No
Yes
Stop
Transmit Enable
Configuration
Interface (Offline Mode)
Command (0xC6)
Yes Yes
Yes
Yes
Yes
1
No
Busy?
Check
Busy?
Transmit Read Busy
Flag (0xF0) or Read
Status Register
Command (0x3C)
Delay
5 µs
Note: Do not use fixed delays for the Flash erase sequence.
Exit
14-41 tn1204_02.2
Yes
No

Transmit Reset
UFM Address (0x46)
or Set Address
Command (0xB4)
MachXO2 プログラミングとコンフィグレーション
使用ガイド
No
Yes
Transmit Reset
Configuration Address
(0x46) or Set Address
Command (0xB4)
Transmit PROGRAM
command and
128 Bits of Data
Yes
Yes
1
Program No
Configuration
Flash?
Check
Busy?
Yes
Busy?
No
Last Row?
Yes
Program
UFM?
No
Transmit
Read Busy Flag or
Read Status Register
Command
Compare Row Count
No
2
Delay
200 µs
14-42 tn1204_02.2

No
No
Program
Usercode?
MachXO2 プログラミングとコンフィグレーション
使用ガイド
Yes
Transmit Program USER-
CODE with Data (0xC2)
Yes
2
Check
Busy?
Yes
Transmit Read Status
Register Command (0x3C)
Fail?
No
Verify
Usercode?
Yes
Transmit Read USER-
CODE Command (0xC0)
Usercode
OK?
Yes
No
Transmit Read Busy
Flag (0xF0) or Read
Status Register
Command (0x3C)
Busy?
No
Verify
Configuration
Flash?
Yes
Transmit Reset Configuration
Address (0x46)
or Set Flash Address
Command (0xB4)
3
Delay
200 µs
Yes
No
No
Clean
Up
Clean
Up
(Contined on
Next Page)
14-43 tn1204_02.2

Transmit Reset UFM
Address (0x46) or Set
Address Command
(0xB4)
No
Yes
MachXO2 プログラミングとコンフィグレーション
使用ガイド
Transmit Read
Command with
Number of Pages
(0x73)
Read Page Data
Data
OK?
Yes
All Pages
Read?
Yes
Verify
UFM?
Transmit Write Feature
Row Command (0xE4)
Yes
3
Write
Feature
Row?
Yes
Check
Busy?
Yes
Transmit Read
Feature Row
Command (0xE7)
Feature
Row OK?
Yes
No
Transmit Read Busy
Flag (0xF0) or Read
Status Register
Command (0x3C)
Busy?
No
Transmit Write FEA
Bits Command (0xFB)
4
No
No
Delay
200 µs
No
Clean
Up
Program
Done
Clean
Up
(Contined from
Previous Page)
14-44 tn1204_02.2

Program
Done
Yes
Yes
MachXO2 プログラミングとコンフィグレーション
使用ガイド
4
Check
Busy?
Yes
Busy?
No
Yes
Yes
No
Transmit Read Busy
Flag (0xF0) or Read
Status Register
Command (0x3C)
Transmit Read FEA
Bits Command (0xFB)
FEA
Bits OK?
Transmit
Program DONE
Command (0x5E)
Check
Busy?
Busy?
DONE
Set?
No
Transmit Read Busy
Flag (0xF0) or Read
Status Register
Command (0x3C)
No
Transmit Read Status
Register Command (0x3C)
5
Delay
200 µs
No
Delay
200 µs
No
Clean
Up
Clean
Up
14-45 tn1204_02.2

Yes
MachXO2 プログラミングとコンフィグレーション
使用ガイド
Transmit Program
OTP Command (0xF9)
Yes
Write
Security
Bit?
Yes
Check
Busy?
Yes
Transmit Read Busy
Flag (0xF0) or Read
Status Register
Command (0x3C)
Busy?
No
Program
OTP Fuses?
Busy?
No
Verify
OTP Fuses?
Yes
Yes
5
Transmit
Program SECURITY
(0xCE) or SECURITY
PLUS Command (0xCF)
No
Transmit Read Busy
Flag (0xF0) or Read
Status Register
Command (0x3C)
Transmit Read
OTP Command (0xFA)
OTP
Fuses OK?
6
No
No
No
Delay
200 µs
Clean Up
14-46 tn1204_02.2

Exit
Transmit Disable
Configuration
Interface Command
(0x26)
No
Clean Up
Transmit Erase Flash
CF/UFM/FR
Command (0x0E)
Transmit Read Busy
Flag (0xF0) or Read
Status Register
Command (0x3C)
Yes
Busy?
Done
MachXO2 プログラミングとコンフィグレーション
使用ガイド
Offline
Mode?
Yes
Transmit Refresh
Command (0x79)
No
Transmit Refresh
Command (0x79)
6
Wait t REFRESH
Check
Refresh
Successful?
No
Done
Yes
Transmit
Read Status
Register Command
(0x36)
Yes
Refresh
Successful?
No
Retry
Count
Exceeded?
Yes
Clean Up
Note: Do Not use fixed delays
for the Flash erase sequence.
Note: The MachXO2 Configuration
Flash/UFM/Feature Row memories
are erased.
No
14-47 tn1204_02.2

MachXO2 のプ ロ グ ラ ミ ン グ コ マン ド
表 14-21. MachXO2 sysCONFIG のプ ロ グ ラ ミ ン グ コ マン ド
MachXO2 プログラミングとコンフィグレーション
使用ガイド
コマンド名
[SVF Synonym] コ マン ド オペ ラ ン ド ラ イ ト デー タ リ ー ド デー タ 注
Read Device ID
[IDCODE_PUB]
Enable Configuration Interface
(Transparent Mode)
[ISC_ENABLE_X]
Enable Configuration Interface
(Offline Mode)
[ISC_ENABLE]
Read Busy Flag
[LSC_CHECK_BUSY]
Read Status Register
[LSC_READ_STATUS]
Erase
[ISC_ERASE]
Erase UFM
[LSC_ERASE_TAG]
Reset Configuration Flash Address
[LSC_INIT_ADDRESS]
Set Address
[LSC_WRITE_ADDRESS]
Program Page
[LSC_PROG_INCR_NV]
Reset UFM Address
[LSC_INIT_ADDR_UFM]
Program UFM Page
[LSC_PROG_TAG]
Program USERCODE
[ISC_PROGRAM_USERCODE]
Read USERCODE
[USERCODE]
Write Feature Row
[LSC_PROG_FEATURE]
Read Feature Row
[LSC_READ_FEATURE]
Write FEABITS
[LSC_PROG_FEABITS]
Read FEABITS
[LSC_READ_FEABITS]
Read Flash
[LSC_READ_INCR_NV]
0xE0 00 00 00 N/A YY YY YY YY
0x74 08 00 00 1 N/A N/A
0xC6 08 00 00 1 N/A N/A
0xF0 00 00 00 N/A YY
0x3C 00 00 00 N/A YY YY YY YY
0x0E 0Y 00 00 N/A N/A
YY 文字は、 デバイ ス固有の ID コー ド を表
す
透過モー ド でのデバイ ス ・ プ ログ ラ ミ ング
用にコ ン フ ィ グレーシ ョ ン ・ ロジ ッ ク を イ
ネーブルする 1
オフラインモードでのデバイス ・ プログラ
ミング用にコンフィグレーション・ロジッ
クをイネーブルする 1
Bit 1 0
7 Busy Ready
Bit 1 0
12 Busy Ready
13 Fail OK
Y = 消去する メ モ リ空間
Yはビット単位のOR
Bit 1=Enable
17 フ ィ ーチ ャ行の消去
18 CFM の消去
19 UFM の消去
0xCB 00 00 00 N/A N/A UFM セ ク タのみを消去する
0x46 00 00 00 N/A N/A
0xB4 00 00 00 M0 00 0P PP N/A
0x70 00 00 01 YY * 16 N/A
0x47 00 00 00 N/A N/A
CFM セ ク タの開始位置へのページア ド レ
ス・ポインタを設定する
PP PP フ ィ ール ド の下位 14 ビ ッ ト で指定
されたフラッシュページへのページアドレ
ス・ポインタを設定する。
'M' フ ィ ール ド は、 ア ク セス先のフ ラ ッ シ ュ
メモリ空間を定義する
Field 0x0 0x4
M CFM UFM
フラッシュの1ページをプログラムする。
CFM または UFM のプログ ラムに使用可能
UFM セ ク タの開始位置へのページア ド レ
ス・ポインタを設定する
0xC9 00 00 01 YY * 16 N/A UFM の 1 ページ を プ ロ グ ラ ムす る
0xC2 00 00 00 YY * 4 N/A USERCODE を プ ロ グ ラ ムす る
0xC0 00 00 00 N/A YY * 4 32 ビ ッ ト USERCODE 値を取得する
0xE4 00 00 00 YY * 8 N/A フ ィ ーチ ャ 行ビ ッ ト を プ ロ グ ラ ムす る
0xE7 00 00 00 N/A YY * 8 フ ィ ーチ ャ行ビ ッ ト を取得する
0xF8 00 00 00 YY * 2 N/A ビ ッ ト を プ ロ グ ラ ムす る
0xFB 00 00 00 N/A YY * 2 ビ ッ ト を取得する
0x73 M0 PP PP N/A "フラッシュペー
ジの読み出し " 項
を参照
PPPP カウン ト ページを取得する。 PP PP
の下位 14 ビ ッ ト のみが使用される。
'M' フ ィ ール ド は、 フ ラ ッ シ ュ メ モ リ の読み
出しに使用するコンフ ィグレーショ ン ・
ポー ト に応じ て設定するこ と
0x0 I 2 C
0x1 JTAG/SSPI/WB
14-48 tn1204_02.2

表 14-21. MachXO2 sysCONFIG のプ ロ グ ラ ミ ン グ コ マン ド (Continued)
Read UFM Flash
[LSC_READ_UFM]
Program DONE
[ISC_PROGRAM_DONE]
Program OTP Fuses
[LSC_PROG_OTP]
Read OTP Fuses
[LSC_READ_OTP]
Disable Configuration
Interface
[ISC_DISABLE]
Bypass
[ISC_NOOP]
Refresh
[LSC_REFRESH]
Program SECURITY
[ISC_PROGRAM_SECURITY]
Program SECURITY PLUS
[ISC_PROGRAM_SECPLUS]
Read TraceID code
[UIDCODE_PUB]
0xCA M0 PP PP N/A
MachXO2 プログラミングとコンフィグレーション
使用ガイド
コマンド名
[SVF Synonym] コ マン ド オペ ラ ン ド ラ イ ト デー タ リ ー ド デー タ 注
See " フラッシュ
ページの読み出し
" on page 14-49
0x5E 00 00 00 N/A N/A
0xF9 00 00 00 UCFSUCFS N/A
0xFA 00 00 00 N/A UCFSUCFS
0x26 00 00 N/A N/A
0xFF FF FF FF N/A N/A
0x79 00 00 N/A N/A
0xCE 00 00 00 N/A N/A
0xCF 00 00 00 N/A N/A
PPPP カウン ト の UFM ページを取得する。
ページ カウン ト には PP PP の下位 14 ビ ッ
ト のみが使用される
'M' フ ィ ール ド は、 UFM の読み出し に使用
するコンフ ィグレーシ ョ ン ・ ポートに応じ
て設定するこ と
0x0 I 2 C
0x1 JTAG/SSPI/WB
SDM を イネーブルする DONE ステー タ ス
ビットをプログラムする
選択し た メ モ リ 空間をワン タ イム ・ プ ログ
ラマブルにする。 OTP 機能を有効にするに
は、 対応する ビ ッ ト を連動し てセ ッ ト する
こと
Bit 1 0
0, 4 SRAM OTP SRAM Writable
1, 5 Feature Row Feature Row
OTP Writable
2, 6 CF OTP CF Writable
3, 7 UFM OTP UFM Writable
ワンタイム ・ プログラマブル (OTP)
ヒ ューズの状態を読み出す
Bit 1 0
0, 4 SRAM OTP SRAM Writable
1, 5 Feature Row Feature Row
OTP Writable
2, 6 CF OTP CF Writable
3, 7 UFM OTP UFM Writable
オ フ ラ イ ンまたは透過プ ログ ラ ミ ングモー
ドを終了する。 このコマンドを送信する
と、 オフラインモード終了時に MachXO2
が再コ ン フ ィ グレーシ ョ ン される。 Disable
コンフィグレーション ・ インターフェイ
ス・コマンドを送信する前に、 コンフィグ
レーシ ョ ン SRAM をク リアしてお く こ と
何も実行せず、 デバイ スをウ ェ イ ク ア ッ プ
する
MachXO2 を強制的に再コ ン フ ィ グレーシ ョ
ンする。 REFRESH を送信すると、
PROGRAMN を ド ラ イ ブ し た場合と同様に、
MachXO2 が再コ ン フ ィ グレーシ ョ ン される
セキュ リ テ ィ ビ ッ ト (CFG セ ク タ を保護)
をプログラムする 2
セキュ リ テ ィ プ ラ ス (Security Plus) ビ ッ
トをプログラムする (CFMとUFMセクタ
を保護) 2
0x19 00 00 00 N/A YY*8 R64 ビ ッ ト の TraceID を読み出す
1. I 2 C ポー ト 使用時は、 コ マン ド のオペコー ド と オペラ ン ド の先頭 2 バイ ト を送信し ます。 オペラ ン ド の最終バイ ト を送
信してはいけません
2. SECURITY と SECURITY PLUS コ マン ド は相互に排他的です
フ ラ ッ シ ュページの読み出し
CFM 及び UFM ページ を読み出すには、 そのための手順が必要です。 CFM 及び UFM ページには、 MachXO2
の任意の コ ン フ ィ グ レーシ ョ ン ・ ポー ト か ら ア ク セ スで き ます。 JTAG、 SSPI、 WISHBONE の各コ ン フ ィ グ
レーシ ョ ン ・ ポー ト は、 リ ード動作の実行に関し て同一の動作と な り ます。 I 2C ポートでは、 修正されたア
ク セスプロ ト コルが必要です。 ポー ト ご と のデータ フ ローの概要を、 図 14-19 に示し ます。
リードプロセスの開始時には、 リードフラッシュ/ リード UFM フラッシュ・コマンドを送信する方法を、全
てのコンフ ィ グレーシ ョ ン ・ ポー ト が実行し ます。 コンフ ィ グレーシ ョ ン ・ ロジッ クがコマン ドバイ ト を受
け取る と 、 MachXO2 は リ ー ド プ ロ セス を開始し ます。 MachXO2 か ら返される最初のページは、 ページア ド
14-49 tn1204_02.2

MachXO2 プログラミングとコンフィグレーション
使用ガイド
レ ス ・ ポ イ ン タ で決定されます。 単一ページ リ ー ド 動作で、 読み出 さ れる最初のページが有効であ る ために
は、 240ns 待たなければな り ません (retrieval delay)。 こ の時間の定義は図 14-18 の よ う に、 コ マン ド バ イ ト
の終わ り か ら第一オペラ ン ド バイ ト の終わ り までです。 イ ン ター ク ロ ッ ク の速度が遅い場合は、 付加的な遅
延を挿入する必要が無い程度に、 時間が経過する か も しれません。
図 14-18. 単一ぺージ リ ー ド 時の タ イ ミ ング遅延 (retrieval delay) 要件
図 14-19. フ ラ ッ シ ュページ ・ コ マン ド と データ シーケ ン ス
図 14-19 は複数ページの リ ー ド シーケ ン ス を示し ています。 リ ー ド ページ ま たは リ ー ド UFM ページ ・ コ マ
ン ド が MachXO2 に送信され、 240ns の遅延後に有効なページデータ が得ら れます。 図 14-19 か ら分か る と お
り 、 全ての イ ン ターフ ェ イ スで一定の遅延後すぐに、 ページア ド レ ス ・ ポ イ ン タ位置のページが返されます。
全ての コ ン フ ィ グ レーシ ョ ン ・ ポー ト は、 最初のページの最終バ イ ト の転送直後に、 単一ページ リ ー ド を終
了で き ます。 I 2 C インターフェイスは、 リードフラッシュ/ リード UFMフラッシュのオペランドバイトのみ
が異なっています。
複数のページ を読み取る には、 特別な処理が必要です。 複数ページ リ ー ド では、 ページア ド レ ス ・ ポ イ ン タ
で選択し たページが複製されます。 こ の よ う な動作 と な る ため、 ページカ ウ ン ト は目的のページ数よ り も 1
大き く する必要があ り ます。 例えば 2 ページを読み取る には、 リ ー ド フ ラ ッ シ ュ / リ ー ド UFM フ ラ ッ シ ュ ・
コ マン ド に指定するページカ ウ ン ト に、 値 3 を割 り 当て ます。 ページア ド レ ス ・ ポ イ ン タ が 0000 の場合、
MachXO2 はページ 0、 ページ 0、 ページ 1 の計 3 ページを返し ます。
I 2 C イ ン ターフ ェ イ スには、 フ ラ ッ シ ュ メ モ リ ・ ページの読み出し時に さ ら にオーバヘ ッ ド があ り ます。 図
14-17 を見る と 、 複数ページ リ ー ド 要求時にどの よ う にデータ が提示される かが分か り ます。 ページカ ウ ン
ト が 3 で、 ページア ド レ ス ・ ポ イ ン タ が 0000 の場合、 I 2 C イ ン ターフ ェ イ スはページ 0、 未定義の 16 バ イ
ト 、ページ 0、ダ ミ ーの 4 バイ ト 、ページ 1 を返し ます。最後のダ ミ ー4 バイ ト の読み出し はオプシ ョ ンです。
参照資料
JTAG/SPI/I 2 C/
WISHBONE Tx Data
JTAG/SPI
WISHBONE RX Data 1
I 2 C RX Data 2
Notes:
240 ns
min.
• MachXO2 Family Data Sheet
• TN1205, Using User Flash Memory and Hardened Control Functions in MachXO2 Devices
• TN1207, Using TraceID in MachXO2 Devices
CMD OP1 OP2 OP3
CMD +
OPS
P(n)
P(n) P(n+1) P(n+2) P(n+3)
P(m)
P(n)
1 page
undefined
data
P(n)
4
dummy
bytes
P(n+1)
4
dummy
bytes
P(n+2)
1. JTAG/SSPI must transmit data in order to read data back. The data sent by the JTAG/SSPI
master is not specified (i.e. don’t care).
2. The I 2 C must use RESTART between sending the CMD and reading the data. (Issuing a STOP
terminates a CMD and resets the I 2 C state machine.)
CMD + OPS = Read Flash or Read UFM Flash command byte + 3 operand bytes.
P(m)
14-50 tn1204_02.2

テクニカルサポート支援
ホットライン :1-800-LATTICE ( 北米 )
+1-503-268-8001 ( 北米以外 )
e-mail: techsupport@latticesemi.com
インターネット :www.latticesemi.com
日本語版改訂履歴 (Ver.2.0 以降)
日付 バージ ョ ン ページ (新) 改訂内容
2012 年 6 月 02.0 -
MachXO2 プログラミングとコンフィグレーション
使用ガイド
Ver.1.X から大幅 ・ 全面改訂。 特に
• プ ログラ ミ ング ・ アルゴ リ ズムについて更新
• フ ィ ーチ ャ行の記述
• コ ン フ ィ グレーシ ョ ン ・ ポー ト 管理について追記
2012 年 7 月 02.1 46
図 14-17 MachXO2 フ ラ ッ シ ュ メ モ リ ・ プログラ ミ ング フ ローにて
SECURITY/SECURITY PLUS について明記
48 表 14-21 sysCONFIG プログ ラ ミ ング ・ コ マン ド 追加
50 図 14-18 単一 リ ー ド 時のタ イ ミ ング要件追加、 記述追加
フラ ッシュ メモリ ・ プログラ ミ ングフローにて ‘Program DONE’ ス
テップを追加
2012 年 9 月 02.2 11, 12 PROGRAMN ピ ン情報を更新、 図 14-4 を追加
28 TransFR 動作記述更新
32, 34 MUX_CONFIGURATION_PORTS 記述を追加、 表 14-16 に追記
41 - 47 プログラ ミングフローを更新
14-51 tn1204_02.2