USB‑Blaster — это тот самый «шнурок», без которого мир FPGA‑разработки давно бы не выглядел таким удобным. Это простой снаружи, но очень «умный» программатор‑адаптер: он связывает USB‑порт компьютера с JTAG/AS/PS‑интерфейсом вашей платы и берёт на себя всю рутину по прошивке и отладке ПЛИС Altera (Intel).
Что такое USB‑Blaster простыми словами
USB‑Blaster — это фирменный загрузочный кабель от Altera, который подключается к ПК по USB и к целевой плате через стандартный 10‑контактный разъём. Через него компьютер передаёт конфигурационные файлы в FPGA, CPLD и конфигурационные памяти, а разработчик за пару кликов шьёт, перепрошивает и отлаживает своё железо.
Кабель поддерживает:
- FPGA семейств Stratix, Cyclone, Arria, APEX, ACEX, Mercury, FLEX 10K и др.
- CPLD семейства MAX.
- Конфигурационные устройства EPC2, EPC4, EPC8, EPC16, а также серийные EPCS1/4/16/64/128.
Плюс через USB‑Blaster можно запускать встроенный логический анализатор SignalTap II, то есть не только шить железо, но и смотреть, что реально происходит внутри ПЛИС в реальном времени.
Как он питается и с какими уровнями работает
У программатора два источника питания:
- 5 В от USB — питание самого кабеля с стороны ПК.
- 1,5–5,0 В с целевой платы на вывод VCC(TRGT) — этим уровнем задаются логические уровни интерфейса к вашей схеме.
VCC(TRGT) должен соответствовать питанию I/O‑банка или конфигурационного питания конкретного семейства (например, VCCIO, VCCA, VCCPGM и т. п.). Благодаря этому один и тот же USB‑Blaster корректно работает как с классическими 5‑вольтовыми устройствами (MAX 7000S, FLEX 10K), так и с современными ПЛИС на 3,3 В, 2,5 В, 1,8 В и даже 1,5 В.
В даташите отдельно приведены:
- Абсолютные максимальные значения (VCC(TRGT) до 5,5 В, VCC(USB) до 6 В, ограничения по токам входов/выходов).
- Рекомендуемые условия работы по напряжениям и уровню логических «0»/«1» для разных ревизий кабеля.
Подключение к плате: 10‑пиновый стандарт Altera
Со стороны цели у USB‑Blaster — 10‑контактный разъём (female), который садится на соответствующий штыревой разъём (male) на плате. Выводы этого разъёма «переиспользуются» под разные режимы программирования — JTAG, Passive Serial (PS), Active Serial (AS).
Например:
- Pin 1 — TCK / DCLK (тактовый сигнал).
- Pin 4 — VCC(TRGT) (опорное питание интерфейса).
- Pin 9 — TDI / DATA0 / ASDI (данные в устройство).
- Pin 3 — TDO или CONF_DONE (данные/флаг «конфигурация завершена»).
- Остальные пины — GND, nCONFIG, nSTATUS, nCE, nCS и т. д., в зависимости от выбранной схемы конфигурации.
Рекомендуется ставить сквозной (through‑hole) 10‑пиновый разъём на плате, потому что кабель предполагает многократные подключения, и это даёт более надёжную механику, чем SMD‑колодка.
Поддерживаемое ПО и режимы программирования
USB‑Blaster работает в связке с Quartus II начиная с версии 4.0 и поддерживается как основным Quartus, так и отдельными утилитами‑стендалонами:
- Quartus II Programmer — прошивка и конфигурация.
- SignalTap II Logic Analyzer — встроенный логический анализатор.
Доступные режимы:**
- JTAG — универсальный режим для большинства ПЛИС Altera, цепные конфигурации, тест Boundary‑Scan.
- Passive Serial (PS) — конфигурация через PS‑интерфейс для ряда FPGA.
- Active Serial (AS) — программирование серийных конфигурационных флешек EPCS1/4/16/64/128.
Через Quartus в окне Programmer → Hardware Setup выбирается именно USB‑Blaster [USB‑0], а в поле Mode — нужный тип (JTAG, PS, AS).
Установка драйверов под Windows и Linux
Устройство не является «просто HID» — ему нужны драйверы Altera.
Windows 2000 / XP / Vista:
- Драйвер лежит в каталоге …\quartus\drivers\usb-blaster или скачивается с сайта производителя.
- Под XP используется мастер Found New Hardware, где вручную указывается путь к драйверу и выбирается Altera USB‑Blaster, игнорируя предупреждение о неподписанном драйвере.
- Под Vista используется последовательность «Locate and install driver software» → «Browse my computer» → указание каталога драйвера, затем подтверждение установки неподписанного ПО.
Linux (Red Hat/CentOS/SUSE):
- Используются системные драйверы usbfs/udev.
- Для старых версий добавляют строки с idVendor = 09fb и idProduct = 6001/6002/6003 в usb.usermap и пишут hotplug‑скрипт, который делает chmod 666 $DEVICE, чтобы не только root мог работать с кабелем.
- Для более новых версий создают правило /etc/udev/rules.d/51-usbblaster.rules, которое вручную выставляет права 0666 для устройства с этим VID/PID.
После установки драйверов устройство становится доступно из Quartus II без дополнительных манипуляций.
Электрика и надёжность
Внутри кабеля — USB‑интерфейсный контроллер, CPLD EPM7064AETC44 и схема преобразования уровней, которая «подстраивается» под VCC(TRGT). Это позволяет работать с разными семействами, не меняя железо программатора.
Ключевые моменты по условиям эксплуатации:
- Рекомендованные диапазоны VCC(TRGT): от 1,51,5 до 5,255,25 В (в зависимости от выбранного номинала).
- Максимальные токи выходов — от ±20 мА (Rev. A/B) до ±50 мА (Rev. C) на линиях TCK/TMS/TDI и др.
- Ток потребления по VCC(TRGT) без нагрузки — порядка десятков микроампер.
Есть три аппаратные ревизии кабеля:
- Rev. A — разъём на шлейфе, без маркировки ревизии, не RoHS.
- Rev. B — гибкий печатный шлейф, не RoHS.
- Rev. C — доработанная RoHS‑совместимая версия с тем же гибким шлейфом и улучшенными характеристиками выходов.
Зачем он нужен разработчику
USB‑Blaster закрывает сразу несколько задач — от первой загрузки прошивки до глубокой отладки и серийного производства:
- Быстрая заливка битстрима в FPGA и конфигурационные памяти прямо с рабочего места.
- Возможность много раз в день перепрошивать изделие без внешних программаторов и выдёргивания микросхем.
- Поддержка JTAG‑теста и SignalTap II для анализа логики «на лету» без логического анализатора на проводах.
В итоге это не просто «шнурок для прошивки», а базовый инструмент, без которого сейчас не обходится ни один нормальный цикл разработки под ПЛИС Altera/Intel — от лабораторного макета до промышленного продукта.
Битран - оставьте заявку на поставку промышленной электроники.
Bitran.ru
info@bitran.ru
+7 (495) 955-13-18