fpga配置芯片的網(wǎng)上匯總較雜,需自己總結(jié)-資料下載頁
2025-06-29 08:00本頁面
【正文】 中，PC和FPGA通信的時(shí)鐘為JTAG接口的TCLK，數(shù)據(jù)直接從TDI進(jìn)入FPGA，完成相應(yīng)功能的配置。目前，主流的FPGA芯片都支持各類常用的主、從配置模式以及JTAG，以減少配置電路失配性對(duì)整體系統(tǒng)的影響。在主配置模式中，F(xiàn)PGA自己產(chǎn)生時(shí)鐘，并從外部存儲(chǔ)器中加載配置數(shù)據(jù)，其位寬可以為單比特或者字節(jié)；在從模式中，外部的處理器通過同步串行接口，按照比特或字節(jié)寬度將配置數(shù)據(jù)送入FPGA芯片。此外，多片F(xiàn)PGA可以通過JTAG菊花鏈的形式共享同一塊外部存儲(chǔ)器，同樣一片/多片F(xiàn)PGA也可以從多片外部存儲(chǔ)器中讀取配置數(shù)據(jù)以及用戶自定義數(shù)據(jù)。Xilinx FPGA的常用配置模式有5類：主串模式、從串模式、Select MAP模式、Desktop配置和直接SPI配置。在從串配置中，F(xiàn)PGA接收來自于外部PROM或其它器件的配置比特?cái)?shù)據(jù)，在FPGA產(chǎn)生的時(shí)鐘CCLK的作用下完成配置，多個(gè)FPGA可以形成菊花鏈，從同一配置源中獲取數(shù)據(jù)。Select MAP模式中配置數(shù)據(jù)是并行的，是速度最快的配置模式。SPI配置主要在具有SPI接口的FLASH電路中使用。下面以Spartan3E系列芯片為例，給出各種模式的配置電路。主串模式——最常用的FPGA配置模式1．配置單片F(xiàn)PGA在主串模式下，由FPGA的CCLK管腳給PROM提供工作時(shí)鐘，相應(yīng)的PROM在CCLK的上升沿將數(shù)據(jù)從D0管腳送到FPGA的DIN管腳。無論P(yáng)ROM芯片類型(即使其支持并行配置)，都只利用其串行配置功能。Spartan3E系列FPGA的單片主串配置電路如圖521所示。主串模式是賽靈思公司各種配置方式中最簡(jiǎn)單，也最常用的方式，基本所有的可編程芯片都支持主串模式。2．配置電路的關(guān)鍵點(diǎn)主串配置電路最關(guān)鍵的3點(diǎn)就是JTAG鏈的完整性、電源電壓的設(shè)置以及CCLK信號(hào)的考慮。只要這3步任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，都不能正確配置PROM芯片。(1)JTAG鏈的完整性FPGA和PROM芯片都有自身的JTAG接口電路，所謂的JTAG鏈完整性指的是將JTAG連接器、FPGA、PROM的TMS、TCK連在一起，保證從JTAG連接器TDI到其TDO之間，形成JTAG連接器的“TDI →(TDI~TDO) → (TDI~TDO) → JTAG連接器TDO”的閉合回路，其中(TDI~TDO)為FPGA或者PROM芯片自身的一對(duì)輸入、輸出管腳。圖512中配置電路的JTAG鏈從連接器的TDI到FPGA的TDI，再從FPGA的TDO到PROM的TDI，最后從PROM的TDO到連接器的TDO，形成了完整的JTAG鏈，F(xiàn)PGA芯片被稱為鏈?zhǔn)仔酒?。也可以根?jù)需要調(diào)換FPGA和PROM的位置，使PROM成為鏈?zhǔn)仔酒?2)電源適配性如圖522所示，由于FPGA和PROM要完成數(shù)據(jù)通信，二者的接口電平必須一致，即FPGA相應(yīng)分組的管腳電壓Vcco_2必須和PROM Vcco的輸入電壓大小一致。此外。因此，如果接口電壓和參考電壓不同，在配置階段需要將相應(yīng)分組的管腳電壓和參考電壓設(shè)置為一致；在配置完成后，再將其切換到用戶所需的工作電壓。當(dāng)然，但需要進(jìn)行一定的改動(dòng)，即添加幾個(gè)外部限流電阻，如圖522所示。在主串模式下。RSER、RPAR這兩個(gè)電阻要特別注意。首先，RSER= ；其次，N= 3三個(gè)輸入的二極管導(dǎo)通，RPAR = VCCAUX min/ NIIN = (3*)=83 Ω或82 Ω (與標(biāo)準(zhǔn)值誤差小于5%的電阻)(3)CCLK的信號(hào)完整性CCLK信號(hào)是JTAG配置數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)鐘信號(hào)，其信號(hào)完整性非常關(guān)鍵。FPGA配置電路剛開始以最低時(shí)鐘工作，如果沒有特別指定，將逐漸提高頻率。CCLK信號(hào)是由FPGA內(nèi)部產(chǎn)生的，對(duì)于不同的芯片和電平，其最大值如表F1所示。3．配置多片F(xiàn)PGA多片F(xiàn)PGA的配置電路和單片的類似，但是多片F(xiàn)PGA之間有主(Master)、從(Slave)之分，且需要選擇不同的配置模式。兩片Spartan 3E系列FPGA的典型配置電路如圖523所示，兩片F(xiàn)PGA存在主、從地位之分。
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