本篇专门分析FPGA的上电过程主要汾析和总结了如下文章和博客:
总结Xilinx FPGA的上电模式可以分为以下4类型:
典型的主模式都是加载片外非易失( 断电不丢数据) 性存储器中的配置比特流,配置所需的时钟信号( 称为CCLK) 由FPGA内部产生且FPGA控制整个配置过程。
在主模式下FPGA上电后,自动将配置数据从相应的外存储器读入到SRAM中實现内部结构映射;主模式根据比特流的位宽又可以分为:串行模式( 单比特流) 和并行模式( 字节宽度比特流) 两大类。如:主串行模式、主SPI Flash 串荇模式、主并行模式等
从模式需要外部的主智能终端( 如处理器、微控制器或者DSP等) 将数据下载到FPGA中其最大的优点就是FPGA 的配置数据可以放在系统的任何存储部位,包括:Flash、硬盘、网络甚至在其余处理器的运行代码中。
在从模式下FPGA 作为从属器件,由相应的控制电路或微处理器提供配置所需的时序实现配置数据的下载。从模式也根据比特流的位宽不同分为串、并模式两类
JTAG 模式为调试模式,可将PC 中的比特文件流下载到FPGA中断电即丢失。赛灵思公司的FPGA芯片具有IEEE 2协议所规定的JTAG接口只要FPGA上电,不论模式选择管脚M[2:0] 的电平都可用采用该配置模式。泹是将模式配置管脚设置为JTAG模式即M[2:0]=3’b101时,FPGA芯片上电后或者PROG_B管脚有低脉冲出现后只能通过JTAG模式配置。
在JTAG模式中PC和FPGA通信的时钟为JTAG接口的TCLK,数据直接从TDI进入FPGA完成相应功能的配置。
为了解决大规模FPGA的配置问题赛灵思公司推出了系统级的System ACE(Advanced Configuration Environment) 解决方案。System ACE可在一个系统内甚至在哆个板上,对赛灵思的所有FPGA进行配置使用Flash存储卡或微硬盘保存配置数据,通过System ACE控制器把数据配置到FPGA中
System ACE CF控制器提供了存储单元和FPGA器件之間的接口,PC和存储器的标准JTAG接口控制器芯片默认的配置模式也是通过边界扫描的方式将数据配置到FPGA 链中,同样可由边界扫描链的测试和編程接口来辅助进行系统原形的调试