Gecko3 - CCC Event Weblog

3. Entwicklungsumgebung
3.1. Entwicklungshardware
Die Hardware Entwicklung des Gecko3 ist noch nicht abgeschlossen und es wurde auch noch
kein Prototyp realisiert. Somit stand auch für unsere Diplomarbeit kein richtiges Zielsystem
zum Programmieren zur Verfügung. Dazu kommt, dass die EZ-USB FX2 Chip Variante auf
dem Gecko3 so weit in der Funktionalität eingeschränkt ist, dass keine Möglichkeit mehr
besteht die Software in einem Debugger laufen zu lassen.
Unsere erste Aufgabe bestand also darin, eine Entwicklungshardware zusammen zu stellen
die möglichst äquivalent zum geplanten Gecko3 ist. Zur Verfügung standen uns zwei Spartan
3 Starter Kits von Xilinx, die jeweils mit einem 200 kGatter FPGA bestückt sind, und ein
EZ-USB FX2LP Development Kit von Cypress. Das EZ-USB FX2 Board und ein Xilinx
Board bildeten die Basis für unsere Zielhardware.
Diesen beiden Boards fehlen aber wesentliche Komponenten des Gecko3, welche über zwei
zusätzliche Leiterplatten hinzugefügt werden. Die erste beherbergt das SPI Flash von ST und
den I 2 C I/O-Chip von NXP. Diese wird an das EZ-USB Development Board angeschlossen.
Die zweite Leiterplatte beherbergt zwei Intel NOR Flash Chips und wird an zwei Erweiterungsstecker
des Spartan 3 Starter Kits angeschlossen (Schema im Anhang F.2), über den
dritten Erweiterungsstecker wird der Spartan 3 FPGA mit dem EZ-USB verbunden.
Die Verkabelung der zwei Board untereinander ist in der Tabelle B.1 aufgelistet. Ursprünglich
war vorgesehen, dass in beiden Modi, Konfiguration wie Kommunikation, die Datenleitungen
die selbe Nummer tragen um einheitlich zu bleiben. Wie den Xilinx Dokumenten
([NP02] und [Tse04]) zu entnehmen ist, muss bei der Konfiguration jedes Byte im Bitstrom
in seiner Reihenfolge umgedreht werden (Das MSB muss an den FPGA Anschluss D0 und
das LSB an D7). Da diese Operation mit Software sehr ineffizient zu lösen ist und die FPGA
Datenleitungen nach der Konfiguration frei belegbar sind, haben wir uns entschieden, einfach
die Verbindungen umzudrehen, D0 vom EZ-USB ist so mit D7 des FPGAs verbunden. Der
Anwender merkt im Kommunikationsmodus nichts davon solange er sich an die Pinbelegung
in der Tabelle hält. Um uns etwas Verdrahtungsarbeit zu ersparen und der ganze Aufbau etwas
übersichtlicher zu machen, haben wir uns entschieden den Kommunikationsmodus auch
nur auf dieser 8 Bit Busbreite zu betreiben (6.7.3).
Das EZ-USB Development Kit wird normalerweise über die USB Schnittstelle versorgt.
Damit ein stand-alone Betrieb realisiert werden konnte, musste die Stromversorgung der
beiden Boards verbunden werden. Das Netzteil des Spartan 3 Starter Kits versorgt nun die
ganze Entwicklungshardware. Um Störungen zu reduzieren wurden zwei Drosselspulen in die
Versorgungsleitungen zum EZ-USB Board eingebaut.
Zur Überprüfung und Fehlersuche stand uns ein Logic Analyser HP 16500B (80 Kanäle,
100 MHz) und ein Speicheroszilloskop Tektronix TDS 754C (4 Kanal, 2 GSamples /s) zur Verfügung.
Unsere Entwicklungshardware deckt nicht den vollständigen Funktionsumfang des Gecko3
Boards ab. In der Graphik 3.1 sind die Funktionsblöcke dunkel hervorgehoben welche unsere
6 Christoph Zimmermann