原创 SPARTAN3 AN系列电路设计及使用注意事项

XILINX在前年推出了内置FLASH的SPARTAN FPGA系列，不仅可以为FPGA提供上电加载配置，而且还可以为应用提供数据存储空间。换句话说，就是内部的FLASH单是为FPGA配置你还用不掉，所以可以用来存放数据信息，且掉电之后还可以保存例如你可以将单板的序列好（SN）存放放在里面，或者其他的加密校验数据。

我们最常用的XC3S50AN,XC3S200AN,XC3S700AN和XC3S1400AN。

相对于其他系列，SPARTAN3AN系列的价格还是很有诱惑力的，绝大多数的单片价在100人民币之内，完全可以替代CPLD。

注意事项一：VCCAUX必须使用3.3V供电

另外一个好处是，SPARTAN3AN系列里面你可以只提供两组电源，内核VCCINT为1.2V，其他的VCCAUX和VCCIO可以接3.3V，事实上，你要使用内部的FLASH加载特性，你必须将VCCAUX接3.3V，如果你按照以往的经验，将VCCAUX接2.5V，那么则无法使用内部FLASH配置特性。

注意事项二：M0~M2必须通过电阻上下拉，不能直接连接到电源或者地

我们有的工程师喜欢直接将M0~M2这三个模式位直接上拉到电源或者地，这个在其他产品系列中使用可能没有什么问题（事实上我不认为这是一个很好的设计习惯），但在SPARTAN3AN系列中，你将遇到一些麻烦，要么你无法直接从内部FLASH中启动，要么你的JTAG无法访问FPGA。

其原因在于，如果你想要从内部FLASH中加载并配置FPGA，那么M0~M2必须配置为110，而JTAG模式要求M0~M2配置为101，如果你直接将M0~M2模式脚接到电源（1）或者地（0）上面，那么内部的弱上拉、弱下拉无法实现JTAG所要求的模式值，所以比如会出现JTAG无法访问的问题。

注意事项三：内部FLASH编程时不要轻易选中DATA LOCKDOWN选项

我曾经遇到一个例子，在电路设计及调试的过程中已经规避了上述这两个问题，但老是出现“‘1′: Verifying device…Verify failed on page 0”的错误提示，寄编程之后老是校验出错，导致DONE信号无法变高，再对芯片进行擦除检查，发现虽然提示擦除命令执行成功，但在“page 0”上还是校验失败。

启动内部状态读取指令（如下）：

> impact -batch
> setmode -bs
> setCable -p auto
> identify
> readStatusRegister -p 1 (假设FPGA是JTAG链上第一个器件)

发现SECTOR 0和1已经被LOCK上了，所以可能是实现编程的时候不小心将“DATA LOCKDOWN”选项选中了。

如果出现这个问题，那么这个芯片内部无法再重新被编程，所以只有重新换一个片子或者用其他PROM来给FPGA编程了。

再与大家分享一些调试技巧：

1）你可以用上面的命令，或者在IMPACT编程工具里面读取芯片的当前状态，来验证M0/M1/M2等状态值。

2）M0/M1/M2的上拉理想阻值为4.7K~10K，而下拉阻值为200~1K（不能太小哦）。

3）VS0/VS1/VS2一般接111就可以了。

4）DONE信号上最好用200~330(100太小，我试过了）欧姆电阻上拉一下，或者在生成bit文件的将“Drive DONE high”选项勾上。

5）一般情况下，主要JTAGk口能够访问，M0~M2位电平没有锁死，那么SPARTAN3AN系列的FPGA的调试肯定不会有什么大问题的。

注]：本文转帖自乐善的网站http://www.losang.cn