FPGA開(kāi)發(fā)配置模式電路設計精華集錦
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FPGA共有四種配置模式：從串模式（Slave Serial），主串模式（Master Serial），從并模式（Slave Parallel/SelectMap）以及邊界掃描模式（Boundary-Scan）。具體的配置模式由模式選擇引腳M2﹑M1﹑M0決定。不同的配置模式所對應的M2﹑M1﹑M0，配置時(shí)鐘的方向以及相應的數據位寬。
本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/201710/369305.htm主串模式——最常用的FPGA配置模式。
在主串模式下，由 FPGA 的 CCLK 管腳給 PROM 提供工作時(shí)鐘，相應的 PROM 在 CCLK 的上升沿將數據。從 D0 管腳送到 FPGA 的 DIN 管腳。無(wú)論 PROM 芯片類(lèi)型 （ 即使其支持并行配置 ），都只利用其串行配置功能。
主串配置電路最關(guān)鍵的 3 點(diǎn)就是 JTAG 鏈的完整性、電源電壓的設置以及 CCLK 信號的考慮。
多片FPGA通信：
SPI串行Flash配置模式：
串行 Flash 的特點(diǎn)是占用管腳比較少，作為系統的數據存貯非常合適，一般都是采用串行外設接口 （SPI 總線(xiàn)接口 ）。
FPGA 通過(guò) SCLK 控制雙方通信的時(shí)序，在 SS_n 為低時(shí)，FPGA 通過(guò) MOSI 信號線(xiàn)將數據傳送到 FLASH，在同一個(gè)時(shí)鐘周期中，FLASH 通過(guò) SOMI 將數據傳輸到FPGA 芯片。無(wú)論主、從設備，數據都是在時(shí)鐘電平跳轉時(shí)輸出，并在下一個(gè)相反的電平跳轉沿，送入另外一個(gè)芯片。
從串配置模式：
在串行模式下，需要微處理器或微控制器等外部主機通過(guò)同步串行接口將配置數據串行寫(xiě)入 FPGA 芯片，其模式選擇信號 M［2:0］=3’b111。
DIN 輸入管腳的串行配置數據需要在外部時(shí)鐘CCLK 信號前有足夠的建立時(shí)間。其中單片FPGA 芯片構成了完整的JTAG 鏈，僅用來(lái)測試芯片狀態(tài)，以及支持 JTAG 在線(xiàn)調試模式，與從串配置模式?jīng)]有關(guān)系。外部主機通過(guò)下拉 PROG_B啟動(dòng)配置并檢測 INIT_B 電平，當 INIT_B 為高時(shí)，表明 FPGA 做好準備，開(kāi)始接收數據。此時(shí)，主機開(kāi)始提供數據和時(shí)鐘信號直到 FPGA 配置完畢且 DONE 管腳為高，或者 INIT_B 變低表明發(fā)生配置錯誤才停止。整個(gè)過(guò)程需要比配置文件大小更多的時(shí)鐘周期，這是由于部分時(shí)鐘用于時(shí)序建立，特別當 FPGA 被配置為等待 DCM鎖存其時(shí)鐘輸入。
以下是重串模式的多片FPGA通信：
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JTAG配置模式：
將模式配置管腳設置為 JTAG 模式，即 M［2:0］=3’b101時(shí)，FPGA 芯片上電后或者 PROG_B 管腳有低脈沖出現后，只能通過(guò) JTAG 模式配置。JTAG 模式不需要額外的掉電非易失存儲器，因此通過(guò)其配置的比特文件在 FPGA 斷電后即丟失，每次上電后都需要重新配置。由于JTAG 模式已更改，配置效率高，是項目研發(fā)階段必不可少的配置模式。
System ACE配置方案：
隨著(zhù) FPGA 成為系統級解決方案的核心，大型、復雜設備常需要多片大規模的 FPGA。如果使用 PROM 進(jìn)行配置，需要很大的 PCB 面積和高昂的成本，因此很多情況下都利用微處理由從模式配置 FPGA 芯片，但該配置方案容易出現總線(xiàn)競爭且延長(cháng)了系統啟動(dòng)時(shí)間。為了解決大規模 FPGA 的配置問(wèn)題，賽靈思公司推出了系統級的 System ACE（Advanced ConfiguraTIon Environment） 解決方案。
System ACE 可在一個(gè)系統內，甚至在多個(gè)板上，對賽靈思的所有 FPGA 進(jìn)行配置，使用 Flash 存儲卡或微硬盤(pán)保存配置數據，通過(guò) System ACE 控制器把數據配置到 FPGA 中。目前，System ACE 有 System ACE CF（Compact Flash）、System ACE SC（Soft Controller） 以 及 System ACE MPM（MuTI-Package Module） 三 種。
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