原创 FPGA学习笔记1-基础与配置

FPGA学习笔记1-基础与配置

FPGA优点和基础
解决工程师的问题：
更短的设计周期
标准不断发展
突出的产品优势
更好的性能
有限的资源
风险管理
收回投资
客户服务

FPGA-电路板级集成
典型FPGA体系结构=逻辑单元，嵌入式存储器，锁相环，配置存储器和可配置布线，用户可选IO，嵌入式乘法器

设计方式
设计构思-设计代码-综合-布局布线-编程文件

配置ALTRA的FPGA
为什么进行配置
1.配置数据存储到SRAM中
2.SRAM存储易失
3.上电时，必须将配置数据装入SRAM,用来控制器件工作以及相关配件特性

有两类配置比特
1.SRAM单元（大部分比特）
2.寄存器（支持上电重新配置）

配置方法简介
1.主动配置方法
FPGA从外部存储器获取数据
2.被动配置方法
内部提供配置数据

主动配置方法
主动串行AS，主动并行AP（仅用于CS3系列）
被动配置方法
被动串行PS，被动并行配置方法，每次装入8个BIT数据，最后通过JTAG下载入FPGA中

配置过程工作方式
1.上电
上电过程中，电源电压线性增加到触发值，POR电路让整个系统保持在复位状态，知道电源电压稳定，降低POR时间需要匹配较好的匹配电源，在POR时所有用户IO处于三太状态
2.复位
nSTATUS和CONF_DONE被驱动为低电平，所有IO为三态（弱上拉电阻），配置RAM清位，MSEL（M select）确定配置方法
3.配置
接收DATA数据，DCLK上升沿所存至FPGA，后释放CONF_DOWN引脚，CONF_DOWN从低电平转到高电平，表明配置完成
4.初始化
初始化内部逻辑和寄存器，使能IO缓冲，释放INIT_DONE
5.用户模式
分配IO功能，DCLK和DATA应该驱动为高低电平，不应该至空
PS：nconfig和nstatus回到高电平时开始配置

JTAG引脚
TDI，测试数据输入，指令以及测试和编程数据串行输入，在TCK上升沿把数据移入
TDO，测试数据输出，指令以及测试和编程数据串行输出，在TCK下降沿把数据移出
TMS，测试模式选择，输入引脚，提供控制信号来确定控制器状态机转换，在TCK上升沿，状态机出现转换，评估TMS，将该引脚连接至VCC，禁用JTAG
TCK，测试时钟输入，BST电路时钟输入，有些操作在上升沿，有些在下降沿
TRST，测试复位输入，低电平有效输入，异步复位边界扫描电路