MicroBlazeのデバッグプロトコルを解析

XILINXのSpartan3AN評価ボードでMicroBlazeを動かしてみようと思い、FoundationとEDKの評価版をインストールしました。バージョンは10.1です。

EDKを触るは6か7の頃以来なので、全く使い方がわかりません。
PlatformStudioとPlatformStudio SDKのどちらを起動したらよいかが分からないくらいです。

PlatformStudioを起動すると新規プロジェクトの作成画面になりました。どうやらEDKにはSpartan3AN評価ボード用のサンプルがあらかじめ用意されているようなので、マウスでOK、OKと押していくだけで、なにやらBitStreamファイルが生成されました。
とにかく、凄そうなツールなので、どこをどうやって触ったらよいかさっぱりわかりません。

さて、MicroBlazeには、XMD( XILINX Microprocessor Debugger )というJTAGデバッグ用の機能があります。
これを使うとJTAG-ICEができるのですが、その詳細仕様は公開されていません。(たぶん)
XMDのプロトコルは解析可能か、そしてMicroBlaze用のJTAG-ICEを自作できるかどうかを探るのが今回の実験の目的です。

昔作ったJTAG信号解析装置を引っ張り出してきて、Spartan3AN評価ボードにつないでみます。

Spartan3AN評価ボードには、XC3S700AとXCF04Sが載っています。
まずは、手始めにiMPACTを使ってIDCODEとUSERCODEを取得したときの波形を解析してみます。

良い感じでJTAGの命令が見えました。

次に、iMAPCTを使って、コンフィグROMのERASEを行ってみます。

なるほど。まずはISPEN命令を送ってからデータに0x37を送り、次にFADDR命令を送ってからデータに0001を送り、5秒ほど待つ。そして、ISCTESTSTATUS命令を送って、最後にNORMRST命令を送るというわけですね。
消すのは簡単です。

では、本題のXMDのデバッグプロトコルの解析を行います。まずメインメニューのDebugから「Launch XMD」を起動します。

DOSプロンプトらしきものが立ち上がります。

このとき早速JTAGの通信が行われ、JTAG解析装置は信号を解析してくれました。

GDBのコンソールから、ステップ実行させたりレジスタを書き換えたりする際のデータを読むうちに、だいたいの感触がつかめてきました。今しばらくはやるつもりはありませんが、2日間くらいかけて本気で解析すればMicroBlaze用のシンプルなJTAG-ICEが作れるかもしれないというレベルです。（実際にやるつもりはありません）

CPUに任意の命令を送り込む方法や、CPUの実行・停止設定、データ読み出しポートなどの使い方は簡単にわかってしまいました。さすがに公開するとやばそうなので、本日のレポートはここまでにしておきます。