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name: fpga_flash
description: |
  烧写 Artix-7 系列 FPGA 的外部 Flash（SPI NOR Flash）。适用于 EMV7.1 等 Artix-7 板卡，支持 Micron mt25ql128 和 Winbond w25q128bv 两种 Flash 型号。
  当用户提到"烧写 flash"、"flash 编程"、"固化 bit 文件"、"下载到 flash"、"program flash"、"write flash"、"burn flash"、"Vivado flash"、"SPI flash 烧写"时，必须触发此 skill。
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# FPGA Flash 烧写流程（Artix-7 / EMV7.1）

本 skill 由 Claude **全自动执行**完整的 Flash 烧写流程。除了向用户确认必要信息外，所有操作（文件检查、CSV 修改、Vivado 命令执行、硬件编程）均由 Claude 直接完成，不要求用户手动执行任何命令。

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## 执行规范

**自动执行原则：**
- 每个需要调用 Vivado 的步骤，Claude 通过 Bash 工具调用 skill `scripts/` 目录下的 Python 脚本
- **禁止**在用户工程目录或系统临时目录（`%TEMP%`、`/tmp`）下创建任何脚本文件
- 所有可执行脚本已预置在 skill 目录的 `scripts/` 子目录中，Claude 只需传入正确的参数调用

**定位 skill 脚本目录：**

Claude 在执行前需先确认脚本的完整路径。使用 Glob 工具查找：
```
C:/Users/<当前用户>/.claude/skills/fpga_flash/scripts/gen_mcs.py
```
或直接使用默认路径：`C:/Users/bowei/.claude/skills/fpga_flash/scripts/`

**scripts/ 目录内容：**
```
scripts/
  check_flash_csv.py     # 第一步：检查/更新 Vivado Flash 器件表
  gen_mcs.py             # 第三步：生成 .mcs 文件
  program_flash.py       # 第四、五步：连接目标板并烧写 Flash
  step3_write_mcs.tcl    # gen_mcs.py 使用的 Tcl 模板（勿手动修改）
  step4_5_program.tcl    # program_flash.py 使用的 Tcl 模板（勿手动修改）
```

**调用方式（Bash 工具）：**
```bash
python "C:/Users/bowei/.claude/skills/fpga_flash/scripts/<script>.py" [参数...]
```

各脚本通过命令行参数接受变量（Vivado 安装目录、工程名、bit 文件路径、mcs 文件路径等），内部调用 Vivado `-mode batch -source <tcl模板> -tclargs <参数>` 完成执行，全程不产生临时文件。

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## 第一步：检查并修复 Vivado Flash 器件表

**Claude 自动执行：**

调用 `check_flash_csv.py`，检查 `xicom_cfgmem_part_table.csv` 中是否已包含 `w25q128bv-spi-x1_x2_x4`：

```bash
python "C:/Users/bowei/.claude/skills/fpga_flash/scripts/check_flash_csv.py" \
    --vivado-dir "D:/Xilinx/Vivado/2018.1"
```

**返回值含义：**
- 退出码 `0`：器件已存在，直接进入第二步
- 退出码 `2`：已成功添加器件行，需提示用户**重启 Vivado** 后才能识别
- 退出码 `1`：CSV 未找到，询问用户提供正确的 Vivado 安装目录后重试

若 Vivado 不在默认路径 `D:/Xilinx/Vivado/2018.1`，询问用户后替换 `--vivado-dir` 的值。

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## 第二步：选择 Flash 型号

询问用户板卡上焊接的 Flash 芯片型号，仅支持以下两种：

| 选项 | 厂商 | `--flash-part` 值 |
|------|------|-----------------|
| 1 | Micron | `mt25ql128-spi-x1_x2_x4` |
| 2 | Winbond | `w25q128bv-spi-x1_x2_x4` |

记录用户选择，后续步骤中作为 `--flash-part` 参数传入。如果用户不确定，提示查看板卡丝印或原理图中 Flash 芯片的位号。

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## 第三步：确认文件路径并自动生成 .mcs

**需向用户确认：**
1. **.bit 文件**的完整路径（通常在工程 `runs/impl_1/` 目录下）
2. **输出 .mcs 文件**的保存路径和文件名（建议与 .bit 文件同目录）

用户确认后，**Claude 自动调用**：

```bash
python "C:/Users/bowei/.claude/skills/fpga_flash/scripts/gen_mcs.py" \
    --vivado-dir "D:/Xilinx/Vivado/2018.1" \
    --bit-file   "E:/Xilinx_design/smod/SMOD_DTMB_CG/RU_golden/RU_golden.runs/impl_1/RU_golden_top.bit" \
    --mcs-file   "E:/Xilinx_design/smod/SMOD_DTMB_CG/RU_golden/RU_golden.runs/impl_1/RU_golden_smod.mcs"
```

将示例路径替换为用户实际的 Vivado 安装路径、.bit 文件路径、.mcs 输出路径。

**验证成功的标志：** 输出中包含 `write_cfgmem completed successfully` 且显示 `0 Errors`。

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## 第四步 + 第五步：连接目标板、配置存储器并烧写

确认板卡已上电并连接 JTAG 后，**Claude 自动调用**：

```bash
python "C:/Users/bowei/.claude/skills/fpga_flash/scripts/program_flash.py" \
    --vivado-dir  "D:/Xilinx/Vivado/2018.1" \
    --flash-part  "w25q128bv-spi-x1_x2_x4" \
    --bit-file    "E:/Xilinx_design/smod/SMOD_DTMB_CG/RU_golden/RU_golden.runs/impl_1/RU_golden_top.bit" \
    --mcs-file    "E:/Xilinx_design/smod/SMOD_DTMB_CG/RU_golden/RU_golden.runs/impl_1/RU_golden_smod.mcs" \
    --ltx-file    "E:/Xilinx_design/smod/SMOD_DTMB_CG/RU_golden/RU_golden.runs/impl_1/RU_golden_top.ltx"
```

**参数说明：**
- `--flash-part`：第二步用户选择的型号
- `--bit-file`：第三步确认的 .bit 路径
- `--mcs-file`：第三步生成的 .mcs 路径
- `--ltx-file`：若设计无 ILA，省略此参数（脚本自动跳过 PROBES.FILE 配置）

此脚本在同一个 Vivado batch 会话中完成：硬件连接 → cfgmem 器件创建 → **载入 flash-loader 比特流（关键步骤）** → 擦除/编程/验证 → 回载用户 bit。

**验证成功的标志（真正写入 flash）：** 输出必须包含
`Performing Erase Operation... Erase Operation successful`、
`Program/Verify Operation successful`、`Flash programming completed successfully`，
并能读到非零的 `Mfg ID`（如 Winbond=`ef`、Micron=`20`）。
> ⚠️ 仅有 `End of startup status: HIGH` **不代表写了 flash**——那只是把 bit 载入 FPGA
> 易失配置。若看到 `Mfg ID : 0 / Unable to read device properties`，说明 flash-loader
> 没接管 SPI 总线（本 tcl 已用 `create_hw_bitstream`+`program_hw_devices` 载入
> `spi_<part>_pullnone.bit` 修复此问题）。

ILA core 的 `Dropping logic core` WARNING 是正常现象（载入 loader/golden 镜像时不含 ILA core），不影响烧写结果。

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## 第六步：上电验证

烧写完成后，提示用户：
1. **断开 JTAG**，给板卡重新上电（或按复位键）
2. 观察 FPGA 是否从 Flash 正常加载（DONE 灯亮起）
3. 如果 DONE 灯不亮，检查：
   - BOOT_MODE 跳线是否选择 SPI Flash 启动模式
   - MCS 生成时起始地址是否为 `0x0`
   - 板卡电源是否满足 Flash 的 VCC 要求（3.3V / 1.8V）

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## 常见错误排查

| 现象 | 可能原因 | 解决方法 |
|------|----------|----------|
| `check_flash_csv.py` 退出码 1 | Vivado 不在默认路径 | 询问用户，更换 `--vivado-dir` 参数 |
| Vivado 中找不到 w25q128bv | CSV 已修改但 Vivado 未重启 | 提示用户重启 Vivado 后重新执行 |
| `No hardware target` 错误 | JTAG 未连接或板卡未上电 | 检查连接后重新执行第四步 |
| DONE 灯不亮 | 启动模式跳线错误 | 检查 MODE 引脚电平，确认为 SPI 启动模式 |
| 烧写后板卡跑旧程序 | Flash 未完全擦除 | 确认 `PROGRAM.ERASE 1` 已设置后重新执行 |
| `PermissionError` 写 CSV | 权限不足 | 提示用户以管理员身份运行 Claude Code |