feat: two-flash programming architecture, FPGA_DATA_READY, real JTAG/config pinout

Establishes the real ESP32<->ECP5 programming architecture: flash #1
(neural-network data, existing V1 subsystem, ball reserved not yet
wired into V2) stays separate from flash #2 (boot bitstream, MSPI
auto-boot, CFG[2:0]=[0,1,0]); ESP32 talks JTAG only (bit-banged, no
hardware JTAG-master peripheral on S3/C6), updating flash #2 through
the ECP5's own internal sysCONFIG-to-SPI bridge, never driving the
flash pins directly -- zero bus contention, confirmed against the real
Lattice hardware checklist and sysCONFIG user guide.

Adds real, verified ball assignments (official Lattice CABGA381 CSV +
Project Trellis iodb.json) for JTAG, PROGRAMN/INITN/DONE, CFG[2:0],
and the MSPI dedicated pins -- all written to docs/pinouts.md.

Implements FPGA_DATA_READY as real RTL: a system-idle detector
(dependency_manager's any_pending OR neural_director's !queue_empty OR
any active slot), sticky on the busy->idle edge, self-clearing on new
work -- not a per-neuron completion pulse, which was confirmed too
fine-grained. Bit-exact regression re-verified at N_SLOTS=4 and 8
(zero cycle-count change), new explicit data_ready assertion check
added to the D-Stress testbench (PASS both configs), and a fresh
Yosys+nextpnr-ecp5 placement check (0 errors, data_ready placed at G3).

Also fixes a real, independently-found bug while editing an adjacent
file: nms_neural_multiprocessor_sdram_unified.v's own sdram_a port was
still [11:0] (12 bits), stale from before the 64MB/13-bit memory
upgrade. Not exercised by the real board-level top (which wires SDRAM
directly, bypassing this wrapper) but WAS silently truncating A12 in
every D-Stress simulation this session, including today's earlier
ERR-0029 verification runs. Assessed impact: all D-Stress test
addresses used this session decode to rows under 4096 (bit 12 never
actually needed), so no false-positive PASS is believed to have
resulted -- but the full 64MB space was never actually exercised
through this wrapper. Fixed; re-verified bit-exact with identical
cycle counts.

See decisions.log DEC-0041 for full detail.

Co-Authored-By: Claude Sonnet 5 <noreply@anthropic.com>
Claude-Session: https://claude.ai/code/session_013xXuuRUWZScuo1DeYJxs3v
This commit is contained in:
2026-09-07 12:46:00 +02:00
co-authored by Claude Sonnet 5
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commit 7d6311bce3
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@@ -62,6 +62,41 @@ U3 CCLK 8
Attenzione però: CCLK non è automaticamente il clock di sistema della nostra rete neurale. È il clock associato alla configurazione; il clock operativo della FPGA va identificato separatamente nel percorso dell'oscillatore/PLL.
CFG[2:0] (selezione modalità di boot)
Dal CSV, tutti banco 8:
Ball Pin Note
U4 CFG_0 CFGMDN0
T4 CFG_1 CFGMDN1
R4 CFG_2 CFGMDN2
Per boot automatico da flash #2 (MSPI): CFG[2:0]=[0,1,0] (letto CFG2,CFG1,CFG0) → CFG_2 a GND, CFG_1 a pull-up 110kΩ verso VCCIO8, CFG_0 a GND (dato reale, Lattice FPGA-TN-02039-2.3 §6.1.1, Tabella 6.3). Pin resi modificabili via jumper/resistori 0Ω, non hardwired fissi.
Pin dual-function MSPI verso flash #2 (boot)
Dal CSV, ball dual-function del banco 8, NON pin JTAG/dedicati separati — sono ball PIO ordinari con funzione secondaria sysCONFIG:
Ball Pin CSV Funzione MSPI
R2 PB15A: HOLDN/DI/BUSY/CSSPIN/CEN CSSPIN (chip select verso flash #2), + 4.7kΩ pull-up a VCCIO8
W2 PB11B: D0/MOSI/IO0 D0/MOSI verso flash #2
V2 PB11A: D1/MISO/IO1 D1/MISO verso flash #2
U3 CCLK (vedi sopra) MCLK verso flash #2, pull-up debole interna
Questi 4 ball (insieme a PROGRAMN/INITN/DONE sopra) collegano l'FPGA esclusivamente alla flash #2 (boot) — MAI alla flash #1 (dati rete neurale), che resta su un bus GPIO ordinario separato (sotto).
Flash #1 (dati rete neurale) — ball riservati, RTL non ancora presente in V2
**Importante**: i ball reali usati da V1 per questo stesso bus (`flash_sclk`=E3, `flash_mosi`=D3, `flash_miso`=D5, `flash_cs_n`=E4) sono **già occupati in V2** dal bus SDRAM (E3=sdram_a[4], D3=sdram_a[1], D5=sdram_a[0], E4=sdram_ba[0]) — non riutilizzabili, V2 ha una geometria pin diversa da V1. Individuati 4 ball liberi alternativi, stesso banco 7 (stessa tensione 3.3V del resto del bus SDRAM):
Ball Funzione dual (libera, riusabile come GPIO ordinario)
B2 VREF1_7 (non serve, nessuno standard I/O riferito a VREF in uso)
E2 PCLKC7_0 (ingresso PLL non usato, riusabile come GPIO)
F2 PCLKT7_0 (ingresso PLL non usato, riusabile come GPIO)
F3 PCLKC7_1 (ingresso PLL non usato, riusabile come GPIO)
Assegnazione proposta: `flash_sclk`=B2, `flash_mosi`=E2, `flash_miso`=F2, `flash_cs_n`=F3. **Non ancora nel LPF**: `flash_copy_engine.v`/`flash_slot_manager.v` (RTL V1 reale) non sono stati portati nel top-level di V2 — aggiungere un `LOCATE COMP` per questi segnali ora romperebbe la sintesi, dato che non esiste ancora una porta corrispondente in `fpga_neural_v2_top.v`. Riservati qui solo come ball, in attesa dell'integrazione RTL.
Decoupling
Qui preferisco essere molto preciso: non voglio inventare una quantità di condensatori per “ogni VCC”.