Xilinx FPGA電路配置

FPGA配置方式靈活多樣，根據(jù)芯片是否能夠自己主動(dòng)加載配置數(shù)據(jù)分為主模式、從模式以及JTAG模式。典型的主模式都是加載片外非易失( 斷電不丟數(shù)據(jù)) 性存儲(chǔ)器中的配置比特流，配置所需的時(shí)鐘信號( 稱為CCLK) 由FPGA內(nèi)部產(chǎn)生，且FPGA控制整個(gè)配置過程。從模式需要外部的主智能終端( 如處理器、微控制器或者DSP等) 將數(shù)據(jù)下載到FPGA中，其最大的優(yōu)點(diǎn)就是FPGA 的配置數(shù)據(jù)可以放在系統(tǒng)的任何存儲(chǔ)部位，包括：Flash、硬盤、網(wǎng)絡(luò)，甚至在其余處理器的運(yùn)行代碼中。JTAG 模式為調(diào)試模式，可將PC 中的比特文件流下載到FPGA中，斷電即丟失。此外，目前賽靈思還有基于Internet 的、成熟的可重構(gòu)邏輯技術(shù)System ACE解決方案。

(1) 主模式

在主模式下，F(xiàn)PGA上電后，自動(dòng)將配置數(shù)據(jù)從相應(yīng)的外存儲(chǔ)器讀入到SRAM中，實(shí)現(xiàn)內(nèi)部結(jié)構(gòu)映射；主模式根據(jù)比特流的位寬又可以分為：串行模式( 單比特流) 和并行模式( 字節(jié)寬度比特流) 兩大類。如：主串行模式、主SPI Flash 串行模式、內(nèi)部主SPI Flash串行模式、主BPI 并行模式以及主并行模式，如圖5-19所示。

(2) 從模式

在從模式下，F(xiàn)PGA 作為從屬器件，由相應(yīng)的控制電路或微處理器提供配置所需的時(shí)序，實(shí)現(xiàn)配置數(shù)據(jù)的下載。從模式也根據(jù)比特流的位寬不同分為串、并模式兩類，具體包括：從串行模式、JTAG模式和從并行模式三大類，其概要說明如圖5-20所示。

(3)JTAG模式

在JTAG模式中，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。

圖5-19 常用主模式下載方式示意圖

圖5-20 常用的從模式下載方式示意圖

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Spartan-3E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5-21所示。主串模式是賽靈思公司各種配置方式中最簡單，也最常用的方式，基本所有的可編程芯片都支持主串模式。

圖5-21 Spartan-3E主串模式配置電路

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芯片自身的一對輸入、輸出管腳。圖5-12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Ｒ部梢愿鶕?jù)需要調(diào)換FPGA和PROM的位置，使PROM成為鏈?zhǔn)仔酒?/p>

(2) 電源適配性

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2016-01-18 15:30:32

基于XILINX的XC3系列FPGA的VGA控制器的VHDL源程

Xilinx FPGA工程例子源碼：基于XILINX的XC3系列FPGA的VGA控制器的VHDL源程序

2016-06-07 15:07:45

（Xilinx）FPGA中LVDS差分高速傳輸?shù)膶?shí)現(xiàn)

（Xilinx）FPGA中LVDS差分高速傳輸?shù)膶?shí)現(xiàn)

2017-03-01 13:12:04

基于Xilinx FPGA的開發(fā)板及代碼

文檔內(nèi)容包含基于Xilinx FPGA的開發(fā)板代碼及原路圖，供網(wǎng)友參考。

2017-09-01 11:09:24

Xilinx FPGA設(shè)計(jì)應(yīng)用分析

　　FPGAs have changed dramatically since Xilinx first introduced them just 15 years ago. In the ast

2017-09-20 18:41:55

Xilinx FPGA的Maxim參考設(shè)計(jì)

Xilinx FPGA的Maxim參考設(shè)計(jì)

2017-10-31 09:59:24

V5 FPGA配置回讀

通過SELECTMAP32接口配置和回讀XILINX公司生產(chǎn)的V5系列SRAM型FPGA，被配置的FPGA以下簡稱DUT，產(chǎn)生配置時(shí)序的FPGA簡稱配置FPGA。首先硬件上應(yīng)將M[2:0]接成110

2017-11-17 10:16:01

8730

不同場景的FPGA外圍電路的上電時(shí)序分析與設(shè)計(jì)

提出了由于FPGA容量的攀升和配置時(shí)間的加長，采用常規(guī)設(shè)計(jì)會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)功能失效的觀點(diǎn)。通過詳細(xì)描述Xilinx FPGA各種配置方式及其在電路設(shè)計(jì)中的優(yōu)缺點(diǎn)，深入分析了FPGA上電時(shí)的配置步驟和工作

2017-11-22 07:18:34

6221

基于FPGA配置電路的設(shè)計(jì)

FPGA配置方式靈活多樣，根據(jù)芯片是否能夠自己主動(dòng)加載配置數(shù)據(jù)分為主模式、從模式以及JTAG模式。典型的主模式都是加載片外非易失(斷電不丟數(shù)據(jù))性存儲(chǔ)器中的配置比特流，配置所需的時(shí)鐘信號(稱為

2017-11-22 09:24:02

6452

FPGA開發(fā)板使用和配置方式

本節(jié)旨在通過給定的工程實(shí)例“按鍵開關(guān)控制LED”來熟悉Xilinx ISE軟件的基本操作、設(shè)計(jì)、編譯及仿真流程。同時(shí)使用基于Xilinx FPGA的開發(fā)板將該實(shí)例進(jìn)行下載、驗(yàn)證及調(diào)試，完成工程設(shè)計(jì)的硬件實(shí)現(xiàn)，熟悉Xilinx FPGA開發(fā)板的使用及配置方式。

2017-11-22 15:31:49

6203

基于Xilinx系統(tǒng)中的System ACE實(shí)現(xiàn)FPGA全局動(dòng)態(tài)可重配置設(shè)計(jì)

現(xiàn)場可編程門陣列FPGA（Field Programmable Gate Array）作為集成電路領(lǐng)域發(fā)展最快的一個(gè)分支，兼具ASIC電路的高性能和軟件編程的靈活性，在數(shù)字邏輯系統(tǒng)中得到了非常廣泛

2018-07-18 12:50:00

2407

ETL-001 Xilinx FPGA開發(fā)板用戶手冊

ETL-O01 Xilinx FPGA開發(fā)板是以Xilinx公司的Spartan 3A系列中的最新器件XC3S200A封裝為VQFPIOO為主芯片，輔以板上的下載配置電路，數(shù)碼管和LED顯示電路

2018-03-16 14:48:38

Xilinx品牌FPGA使用的三種證書

JESD204B協(xié)議是目前高速AD，DA通用的協(xié)議。對于基帶使用FPGA用戶來說，Xilinx品牌的FPGA使用更為常見。Xilinx提供了JESD204的IP core，設(shè)計(jì)起來比較方便。

2018-07-04 10:12:00

3977

關(guān)于Xilinx FPGA的配置流程淺析

盡管FPGA的配置模式各不相同，但整個(gè)配置過程中FPGA的工作流程是一致的，分為三個(gè)部分：設(shè)置、加載、啟動(dòng)。

2018-08-01 15:32:54

4736

基于Xilinx FPGA用于ASIC前端驗(yàn)證的問題總結(jié)

FPGA本身是有專門的時(shí)鐘cell的，以xilinx FPGA為例，就是primitive庫中的BUFG。

2018-12-22 15:33:59

1588

如何在小型集群中部署Xilinx FPGA卡

Xilinx FPGA是支持OpenStack的第一個(gè)（也是目前唯一的）FPGA。該視頻快速介紹了如何在小型集群中部署Xilinx FPGA卡，以便在Xilinx SC16展臺上運(yùn)行每個(gè)演示，并使用OpenStack進(jìn)行配置和管理。

2018-11-23 06:14:00

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xilinx7系列FPGA的7種邏輯代碼配置模式

今天咱們聊聊xilinx7系列FPGA配置的相關(guān)內(nèi)容。總所周知FPGA上電后，其工作的邏輯代碼需要從外部寫入FPGA，FPGA掉電后其邏輯代碼就丟失，因此FPGA可以被無限次的配置不同的邏輯代碼

2019-10-20 09:02:00

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Xilinx FPGA的FMC介紹

本文主要介紹Xilinx FPGA的FMC接口。

2020-01-28 17:52:00

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Xilinx 7系列FPGA介紹

Xilinx 7系列FPGA概覽文章目錄 Xilinx 7系列FPGA概覽 1.Xilinx的四個(gè)工藝級別 2.Virtex、Kintex、Artix和Spartan 3.7系列特點(diǎn) 4.7系列

2020-11-13 18:03:30

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Xilinx FPGA中SRL移位寄存器的資源介紹

SRL（移位寄存器）資源，在FPGA中都有，不過是叫不同的名字。Xilinx FPGA內(nèi)部的LUT有個(gè)特殊功能，就是可以配置成可變長度SRL。

2020-12-31 16:45:35

Xilinx FPGA收發(fā)器參考時(shí)鐘設(shè)計(jì)要求與軟件配置及結(jié)果測試

晶振是數(shù)字電路設(shè)計(jì)中非常重要的器件，時(shí)鐘的相位噪聲、頻率穩(wěn)定性等特性對產(chǎn)品性能影響很大。本文基于可編程晶振SI570，就Xilinx FPGA收發(fā)器輸入?yún)⒖紩r(shí)鐘的硬件設(shè)計(jì)及FPGA軟件設(shè)計(jì)給出設(shè)計(jì)案例，供大家參考。

2021-04-07 12:00:44

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