Vivado 2021.1 驱动配置实战：打通 Windows 下 FPGA 开发的“最后一公里”
你有没有遇到过这样的场景？
满怀期待地打开 Vivado，连接好 FPGA 开发板，点击 “Open Target”，结果弹出一句冰冷提示：“No hardware targets available.”
设备管理器里多了一个“未知设备”，右键刷新十遍也没用。
网上搜了一圈教程，有人说要禁用驱动签名，有人让你装 Digilent Adept，还有人推荐手动导入.inf文件……越看越迷糊。
别急——这根本不是你的代码有问题，而是卡在了最不该卡住的地方：驱动配置。
尤其对于使用Vivado 2021.1的开发者来说，在 Windows 系统下搞定 USB JTAG 驱动，几乎是每个项目启动前必须翻越的一座小山。它不难，但一旦出问题，就会耗费大量时间排查。
本文将带你从零开始，彻底理清 Vivado 2021.1 在 Windows 上的驱动机制、常见坑点和完整解决方案。我们不堆术语，只讲你能用得上的实操逻辑。
为什么驱动这么重要？它是硬件通信的“第一道门”
FPGA 开发和其他嵌入式开发不同的一点是：你需要频繁地把生成的比特流（bitstream）下载到芯片中，并通过 ILA（集成逻辑分析仪）等工具进行在线调试。这些操作都依赖一个关键组件——JTAG 调试探针。
无论是 Xilinx 官方的 Platform Cable USB，还是 Digilent 开发板内置的编程器（如 Nexys A7、Arty S7），亦或是第三方兼容适配器，它们本质上都是通过 USB 接口与 PC 通信，再经 JTAG 协议访问 FPGA 内部逻辑。
而这一切的前提是：
✅ PC 操作系统能识别这个 USB 设备，并加载正确的驱动程序。
如果驱动没装对，Vivado 就像断了网的浏览器，再强大的功能也无从施展。
Vivado 2021.1 的驱动架构：libusb + WinUsb 模型
很多人以为 Vivado 自带驱动安装器，但实际上，Vivado 并不会自动为你安装底层 USB 驱动。它只是提供了驱动文件，真正的工作还得你自己动手。
驱动藏在哪？
安装完 Vivado 2021.1 后，驱动文件默认路径如下：
<Vivado_Install_Dir>\data\xicom\cable_drivers\nt64\digilent\这里面有几个关键目录：
-libusb-win32-driver-filter：包含.inf安装描述文件；
-DriverFiles：存放.sys驱动二进制；
-bin：提供诊断工具djtgcfg.exe，可用于测试连接状态。
这套驱动基于libusb-win32和WinUSB架构，取代了早期依赖 FTDI D2XX 私有库的方式，优势明显：
- 更稳定，支持更高 JTAG 时钟频率（可达 30MHz）；
- 不需要额外安装 Adept 或其他中间软件；
- 可直接由hw_server调用，实现低延迟通信。
但也带来一个问题：这些驱动通常没有经过微软 WHQL 数字签名。
这就引出了我们在 Windows 上最大的拦路虎——
Windows 驱动签名强制：新手最容易栽跟头的地方
从 Windows 10 版本 1607 开始，系统默认启用驱动程序强制签名（Driver Signature Enforcement, DSE）。这意味着：
⛔ 任何未被信任 CA 签名的内核级驱动都无法加载。
而 Xilinx 提供的原始.inf文件往往就是“未签名”的。于是当你尝试手动安装时，会看到熟悉的警告：
“Windows 无法验证此驱动程序软件的发布者。”
怎么办？两条路可走。
方法一：临时关闭驱动签名（适合单次调试）
如果你只是临时搭环境、做个实验，可以用这种方法快速绕过限制。
操作步骤：
- 打开【设置】→【更新与安全】→【恢复】；
- 在“高级启动”区域点击“立即重新启动”；
- 重启后选择：疑难解答 → 高级选项 → 启动设置 → 重启；
- 机器再次重启后，按
F7键选择“禁用驱动程序强制签名”； - 进入系统后即可正常安装未签名驱动。
📌注意：这种方式只在本次开机有效。下次正常重启后签名检查会恢复。
方法二：开启测试签名模式（推荐长期开发使用）
如果你是学生、工程师或经常做 FPGA 开发，建议永久启用测试签名模式。这样以后再也不用手动关签名了。
操作步骤：
- 以管理员身份运行 CMD 或 PowerShell；
- 输入以下命令并回车：
bcdedit /set testsigning on- 重启电脑。
✅ 成功标志：桌面右下角出现“测试模式”水印，且可以顺利安装未签名驱动。
⚠️ 安全提醒：测试模式会降低系统安全性，仅建议用于开发专用机。完成开发后可通过bcdedit /set testsigning off关闭。
实战：手把手教你完成驱动安装全流程
下面我们以 Digilent HS2 编程器为例（常见于 Nexys、Arty 系列开发板），一步步完成驱动配置。
Step 1：连接硬件，观察设备管理器
- 使用 USB 线将开发板接入电脑；
- 打开“设备管理器”（Win+X → 设备管理器）；
- 查看是否有新设备出现在“其他设备”中，例如：
- “Unknown Device”
- “Digilent USB Device”
- “FTDI Composite USB Device”
👉 右键该设备 → 属性 → 详细信息 → 硬件 ID，记录 VID 和 PID，例如：
USB\VID_0403&PID_6010这是判断设备类型的关键依据。
Step 2：手动指定驱动路径安装
- 在该设备上右键 → “更新驱动程序”；
- 选择“浏览我的计算机以查找驱动程序”；
- 选择“让我从计算机上的可用驱动程序列表中选取”；
- 点击“从磁盘安装”；
- 浏览至 Vivado 安装目录下的
.inf文件：<Vivado安装路径>\data\xicom\cable_drivers\nt64\digilent\libusb-win32-driver-filter\win10_x64\digilent.inf - 选择对应的设备型号（如Digilent Adept USB Device）；
- 点击下一步完成安装。
📌 如果提示签名错误，请确保已执行上述“禁用驱动签名”或“开启测试模式”。
Step 3：验证是否安装成功
安装完成后，设备应出现在以下位置之一：
- “Xilinx USB Cable Drivers”
- “Universal Serial Bus devices”
- 或独立显示为“Digilent USB Device”
右键查看属性 → 驱动程序标签页 → 点击“驱动程序详细信息”，确认加载的是.sys文件而非占位符。
Step 4：用 Tcl 命令测试硬件连接
打开 Vivado，进入 Tcl Console，依次输入：
connect_hw_server open_hw_target如果输出类似以下内容，说明一切正常：
INFO: [Labtoolstcl 44-466] Opening hw_target localhost:3121:localhost INFO: [Labtoolstcl 44-500] Connected to target 'localhost:3121' as user 'unamed'. INFO: [Labtoolstcl 44-212] Available Hardware Targets: HW_TARGET_NAME DEVICE_COUNT RUNNING * localhost:3121 1 No接着你可以列出具体器件：
get_hw_devices若返回xc7a35t_0或其他 FPGA 型号，则表示驱动 + 硬件链路完全通畅！
常见问题与避坑指南
别以为装完就万事大吉。下面这几个“经典坑”，90% 的人都踩过。
| 问题现象 | 可能原因 | 解决方案 |
|---|---|---|
| 插拔后变“未知设备” | 驱动未持久化绑定 | 使用测试签名模式，避免每次重装 |
| 权限不足导致失败 | 非管理员运行设备管理器 | 右键“设备管理器” → 以管理员身份运行 |
| 多块板卡只能识别一块 | JTAG 地址冲突或供电不足 | 分别连接测试，或使用带电源的 USB Hub |
djtgcfg enum无输出 | 驱动未正确加载 | 运行djtgcfg.exe enum检查底层识别情况 |
| hw_server 启动失败 | 端口被占用或服务异常 | 杀掉所有hw_server.exe进程后重试 |
🔧实用技巧：
- 清理旧驱动残留：使用pnputil工具删除无效驱动包cmd pnputil /enum-drivers # 列出所有第三方驱动 pnputil /delete-driver oem123.inf /uninstall
- 查看日志定位问题：
- 日志路径：C:\Users\<用户名>\.Xilinx\logs\hw_server.log
- 关注关键词：ERROR,Failed to open device,Permission denied
最佳实践建议：打造可复用的开发环境
对于团队协作、教学实验或量产前期验证，建议遵循以下工程化原则：
✅ 标准化系统镜像
- 创建一台“黄金机”，预装 Vivado 2021.1 + 已配置好的驱动；
- 关闭驱动签名强制（或开启测试模式）；
- 打包成系统镜像分发给成员，避免重复踩坑。
✅ 优先使用官方补丁驱动
Xilinx 官网有时会发布 WHQL 认证的驱动更新包（尤其是针对较新的 Windows 版本）。尽量优先选用这类经过签名的版本，减少安全策略干扰。
✅ 自动化检测脚本
编写简单的批处理脚本，自动运行djtgcfg enum并提示连接状态，提升调试效率。
示例check_cable.bat：
@echo off cd "C:\Xilinx\Vivado\2021.1\data\xicom\cable_drivers\nt64\digilent\bin" djtgcfg enum pause双击即可查看当前连接的 JTAG 设备数量和名称。
写在最后：掌握驱动，才是真正掌控开发主动权
FPGA 开发的魅力在于软硬协同、高度定制。但它的门槛也正体现在这些“非功能性的基础设施”上。
驱动配置看似琐碎，实则是整个开发流程的起点。一旦打通，后续的综合、实现、调试才能顺畅推进。
更重要的是，理解驱动背后的工作机制——从 USB 协议栈到 libusb 层，再到 hw_server 的封装调用——会让你在面对更复杂的场景时游刃有余。比如：
- 使用 PetaLinux 进行嵌入式 Linux 调试；
- 在 Versal ACAP 平台上混合部署 AI 引擎与 PL 逻辑；
- 构建自动化烧录产线，批量烧写比特流。
这些高级应用，无一例外都需要你对底层通信链路有清晰认知。
所以，不要轻视这一步。
把它当作 FPGA 开发生涯的第一课，认真对待。
当你某天能一眼看出“是驱动没签”还是“是板子没电”，你就真的入门了。
💡互动时刻：你在配置 Vivado 驱动时遇到过哪些奇葩问题？欢迎在评论区分享你的“血泪史”和解决方法，我们一起排雷！
