Linux环境下FPGA远程JTAG调试配置指南

环境说明

硬件配置

Linux调试服务器：Ubuntu 20.04（物理机或虚拟机均可）
FPGA板卡：通过PCIe金手指插在物理主板上（暂无PCIE固件）
JTAG下载器：FT232H (USB接口，ID: 0403:6014)

软件环境

调试服务器：Ubuntu 20.04 + Xilinx Vivado Lab 2018.3
工作电脑：Windows/Linux + Vivado

需求分析

目标：在工作电脑上通过局域网远程调试Linux服务器上的FPGA板卡

实现方案

hw_server网络桥接方案

适用场景：通过JTAG接口调试，板卡无需PCIE固件
优点：配置简单灵活，工作电脑操作体验好，支持跨网络调试
实现思路：
1. JTAG下载器通过USB连接到Linux服务器
2. Linux服务器运行hw_server监听网络端口
3. 工作电脑Vivado通过网络连接hw_server进行调试

架构示意：

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工作电脑(Vivado) <---网络---> Linux服务器(hw_server) <---USB---> JTAG下载器 <---JTAG---> FPGA板卡

配置步骤

一、确认JTAG下载器连接

1. 查看USB设备

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lsusb

找到JTAG下载器设备（示例输出）：

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Bus 001 Device 002: ID 0403:6014 Future Technology Devices International, Ltd FT232H

记下设备ID：0403:6014

二、安装Vivado Lab

1. 运行安装程序

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# 普通用户安装到家目录（推荐）
./xsetup

# 或使用root权限安装到系统目录
sudo -E ./xsetup

建议安装路径：~/Xilinx/Vivado_Lab/2018.3

2. 解决依赖问题

Ubuntu 20.04缺少旧版本库，需创建软链接：

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# 先查看现有库版本
ls -l /lib/x86_64-linux-gnu/libtinfo.so*

# 创建libtinfo.so.5软链接
sudo ln -s /lib/x86_64-linux-gnu/libtinfo.so.6 /lib/x86_64-linux-gnu/libtinfo.so.5

# 创建libncurses.so.5软链接
sudo ln -s /lib/x86_64-linux-gnu/libncurses.so.6 /lib/x86_64-linux-gnu/libncurses.so.5

3. 验证安装

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cd ~/Xilinx/Vivado_Lab/2018.3/bin
./vivado_lab

能正常启动GUI即成功。

三、配置USB设备权限

原因分析：hw_server需要访问USB设备，默认普通用户没有权限。

1. 创建udev规则

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sudo vim /etc/udev/rules.d/52-xilinx-ftdi-usb.rules

写入以下内容：

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SUBSYSTEM=="usb", ATTRS{idVendor}=="0403", ATTRS{idProduct}=="6014", MODE="0666", GROUP="plugdev"

2. 重载规则

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sudo udevadm control --reload-rules
sudo udevadm trigger

四、启动hw_server

1. 检查端口占用

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sudo netstat -tulnp | grep 3121

如果3121被占用，换用其他端口（如3122）。

2. 启动hw_server

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cd ~/Xilinx/Vivado_Lab/2018.3/bin
./hw_server -s TCP:*:3121

看到以下输出即成功：

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****** Xilinx hw_server v2018.3
INFO: hw_server application started
INFO: Use Ctrl-C to exit hw_server application

3. 验证监听状态

另开终端执行：

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netstat -tuln | grep 3121

应该能看到 0.0.0.0:3121 在LISTEN状态。

五、工作电脑远程连接

1. 打开Vivado Hardware Manager

在工作电脑的Vivado中：

菜单：Flow → Open Hardware Manager
或点击左侧 Flow Navigator → Open Hardware Manager

2. 添加远程硬件目标

点击 Open target → Open New Target
选择 Remote server
配置连接参数：
- Host name: Linux服务器的IP地址（如：192.168.1.100）
- Port: 3121（或hw_server实际监听端口）
点击 Next → Finish

3. 验证连接

成功后应能在Hardware窗口看到JTAG链路和FPGA芯片。

常见问题排查

1. hw_server提示"Socket bind error. 地址已在使用"

原因：端口被占用
解决：

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# 查看占用进程
sudo netstat -tulnp | grep 3121

# 换用其他端口
./hw_server -s TCP:*:3122

2. Hardware Manager显示"No device"

原因：USB权限不足或udev规则未生效
排查步骤：

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# 1. 确认设备在系统中
lsusb | grep 0403:6014

# 2. 检查当前用户组
groups

# 3. 添加用户到plugdev组（如果不在）
sudo usermod -a -G plugdev $USER

# 4. 注销重新登录后重启hw_server

3. Vivado Lab启动报库文件错误

错误信息：

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couldn't load file "libxxx.so": libtinfo.so.5: cannot open shared object file

解决：创建软链接指向新版本库（见步骤二-2）

4. 工作电脑无法连接hw_server

排查步骤：

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# 1. 测试网络连通性
ping Linux服务器IP

# 2. 测试端口连通性
telnet Linux服务器IP 3121
# 或
nc -zv Linux服务器IP 3121

# 3. 检查防火墙（如有）
sudo ufw status
sudo ufw allow 3121/tcp

5. JTAG通信速度慢或不稳定

可能原因：

USB线缆质量差或过长
USB Hub供电不足
USB 2.0/3.0兼容性问题

建议：

使用优质短线直连
避免使用USB Hub
尝试不同USB接口

扩展优化

1. hw_server后台运行

使用screen保持hw_server持续运行：

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# 安装screen
sudo apt install screen

# 创建会话
screen -S hwserver

# 启动hw_server
cd ~/Xilinx/Vivado_Lab/2018.3/bin
./hw_server -s TCP:*:3121

# 按 Ctrl+A 然后按 D 分离会话

# 重新连接会话
screen -r hwserver

2. 开机自启动hw_server

创建systemd服务：

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sudo vim /etc/systemd/system/hw_server.service

写入以下内容：

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[Unit]
Description=Xilinx Hardware Server
After=network.target

[Service]
Type=simple
User=你的用户名
ExecStart=/home/你的用户名/Xilinx/Vivado_Lab/2018.3/bin/hw_server -s TCP:*:3121
Restart=on-failure

[Install]
WantedBy=multi-user.target

启用服务：

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sudo systemctl daemon-reload
sudo systemctl enable hw_server
sudo systemctl start hw_server

# 查看状态
sudo systemctl status hw_server

3. 多用户并发访问

hw_server支持多个客户端同时连接，但同一时间只能有一个客户端控制JTAG。配置要点：

使用不同的工作电脑连接同一个hw_server
第一个连接的客户端获得控制权
其他客户端只能监控状态

4. SSL加密连接（可选）

对于跨公网的远程调试，可以配置SSH隧道加密：

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# 在工作电脑上执行
ssh -L 3121:localhost:3121 user@Linux服务器IP

# 然后在Vivado中连接 localhost:3121

调试技巧

1. 调整JTAG时钟频率

如果遇到通信错误，可以降低JTAG频率：

Hardware Manager → Properties → TCK Frequency
尝试从 15MHz 降到 1MHz 或更低

2. 查看hw_server日志

hw_server终端会实时显示连接状态和错误信息，调试时保持观察。

3. 多设备JTAG链

如果板卡上有多个FPGA或其他JTAG设备串联，确保在Vivado中选择正确的目标器件。

总结

本方案通过hw_server实现了Linux环境下的FPGA远程JTAG调试，核心思路：

硬件层：JTAG下载器USB连接到Linux服务器
软件层：Linux服务器运行hw_server桥接JTAG通信
网络层：工作电脑通过TCP/IP远程连接hw_server

优点：

配置简单，无需板卡PCIE固件
支持局域网/广域网远程调试
工作电脑操作体验与本地调试一致
可多人共享同一套硬件环境

适用场景：

实验室/公司共享FPGA开发板
远程办公FPGA开发
自动化测试系统
板卡无PCIE固件的调试场景

测试环境：Ubuntu 20.04 + Vivado Lab 2018.3 + FT232H JTAG
日期：2026年1月