FPGA数据配置模式解析

芯片设计工程师根据功能,完成rtl设计,添加各种约束,完成综合、place & route等一系列工作之后,还需要一些配置数据,完成寄存器初始化等内容,才能开始工作。
今天我们一起来聊一聊fpga的配置数据模式。
fpga配置方式
根据fpga配置过程控制者的不同,我们将配置方式主要分为三类:
fpga控制配置过程第一种最常见的模式是,从片外flash中加载配置所需的比特流,fpga内部产生时钟,整个过程有fpga自主控制。fpga 上电以后,将配置数据从flash中,读入到sram中,实现内部结构映射。
优点:不需要借助其他模块或者终端,自己控制整个过程。
缺点:一般只能从flash(掉电不会丢失数据)或者其他片外非易失性存储器中,加载配置,配置方式有限。
处理器控制器控制配置过程第二种模式是,通过借助处理器、控制器或者其他终端,完成配置过程。fpga 作为从设备,微处理器或者控制电路提供配置所需的时序,实现配置数据的下载。
优点:配置方式灵活。可以将配置数据放置在flash、硬盘灯存储介质中,通过其他终端完成整个配置过程。
缺点:需要借助其他终端设备。
通过jtag配置第三种模式,通过jtag完成配置。一般情况下,是通过jtag进行调试,将比特流文件下载到fgpa中。需要注意的是,这种模式下,如果出现断电,则配置失效。
此外有的fpga还可以通过网络进行配置,在实际工作中,接触较少,所以不再赘述。
单片fpga多片fpga配置
单片fpga和多片fpga的配置过程类似,但还是有些不同,下面我们分开来描述一下,在fpga控制配置过程这种模式下面,两者的异同。
单片fpga配置fpga 的cclk 管脚,提供工作时钟给prom ,prom 在cclk 的上升沿,将数据从d0 管脚送到fpga 的din 管脚,这种方式是最简单也是最常用的一种配置方式。在这种方式下,有两点非常重要:
电源适配性。从上面描述可以看出,整个过程需要fpga和prom之间进行通信,所以两者的接口电平必须一致,即fpga管脚电压和prom的输入电压相等。jtag链的完整性。保证jtag 连接器、fpga、prom 的tms、tck 连在一起,保证从jtag 连接器tdi 到其tdo 之间闭合回路。多片fpga配置配置过程单片和多片过程相似,但是多片fpga 配置时,需要区分主设备从设备,且需要选择不同的配置模式。
小结
在实际工作中,工程师根据具体的工作需要,选择相应的配置方式。
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原文标题:fpga数据配置模式解析
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