原创 FPGA工艺分类和下载配置

从FPGA的工艺整理FPGA多种下载方式。

ROM

EEPROM和EPROM以及FLASH都是非易失性存储器，可对器件多次编程。

1、 EEPROM与EPROM

EEPROM电擦除，可在线编程

EPROM擦除方式复杂，需用紫外线擦除，或者专门的擦除器，只能离线写入程序。

2、 EEPROM 与Flash

l  EEPROM可以按“位”擦写，FLASH按“块”擦写

l  EEPROM容量不大，FLASH容量大

l  EEPROM写入速度慢，FLASH写入速度快

SRAM

SRAM是易失性存储器，掉电后数据丢失，读写速度快，可以按字节改写

FPGA的工艺

FGPA按工艺分主要有SRAM工艺和Flash（类似EEPROM）工艺两类。

1、 SRAM工艺的FPGA

FPGA最大的特点是掉电数据会丢失，无法保存，所以它们的系统除了一个FPGA以外，外部还需要增加一个配置芯片用于保存编程数据，比如EPCS4，EPCS16，每次上电的时候都需要从这个配置芯片将配置数据流加载到FPGA，然后才能正常的运行；

2、 Flash工艺的CPLD

掉电不会丢失数据，无需配置芯片EPCS4，上电即可运行

FPGA的下载配置

FPGA器件有三类配置下载方式：主动配置方式（AS）和被动配置方式（PS）和JTAG配置方式。CPLD只有JTAG配置方式。

1、  AS模式

下载pof文件，配置EPCSx，掉电不丢失

将配置数据烧到FPGA配置芯片（EPCS）中保存，FPGA器件每次上电时把EPCS的数据读入FPGA中，实现对FPGA的编程配置。数据通过DATA0引脚送入 FPGA，配置数据被同步在DCLK输入。

专用配置器件：EPC型号的存储器，EPCS系列只适用于cyclone系列。

2、 PS模式

由外部计算机或控制器控制配置过程。通过加强型配置器件（EPC16，EPC8，EPC4）等配置器件来完成，EPCS作为控制器件，把FPGA当作存储器，把数据写人到FPGA中，实现对FPGA的编程。该模式可以实现对FPGA在线可编程。

在实验系统中，通常用计算机或控制器进行调试，因此可以使用PS。

调试时必须隔离缆线与配置芯片的信号。调试完成以后，才把程序烧在配置芯片中。

3、 JTAG

下载sof文件，掉电丢失；可以将sof转换为jic文件，用EPCSx配置，掉电不丢失。

JTAG是直接烧到FPGA里面中的RAM里。 由于是SRAM  故断电后要重烧。

关于JTAG的原理，可以参考OPEN-JTAG 开发小组写的《ARM JTAG 调试原理》。JTAG实际上是将仿真功能嵌入到芯片内部，接上比较简单的调试工具就可以进行开发了，省掉了高价的仿真器。

JTAG 调试用到了 TCK、TMS、TDI、TDO 和 TRST这几个脚。

4、 一般调试方法AS+JTAG

这样可以用JTAG方式调试,而最后程序已经调试无误了后，再用 AS模式把程序烧到配置芯片里去，而且这样有一个明显的优点，就是在AS模式不能下载的时候，可以利用Quartus II自带的工具生成JTAG模式下可以利用的.jic文件来验证配置芯片是否已经损坏

转换过程如下：

l  使用汇编器产生一个包含FPGA配置数据的SRAM目标文件(.sof)。

l  选择转换编程文件(File->Convert Programming Files)。

在Output programming file：.jic

Configuration device选择目标EPCS配置器件。

File name:output_file.jic把output_file换成你想要的名字

指定 .sof文件，在Input files to convert下面选择SOF Data，点击Add File...

指定FPGA目标器件，选择Flash Loader项，点击Add Device。

generate

l  Programmer 选择JTAG模式，添加新生成的JIC文件到编程列,START

5、 下载电缆

Altera下的下载电缆分为ByteBlaster和ByteBlasterMV,以及ByteBlaster II,现在还推出了基于USB-blaster.由于BB基本已经很少有人使用,而USB-Blaster现在又过于昂贵,这里就说一下BBII和 BBMV的区别.

l  BBII

支持多电压供电5.5v,3.3v,2.5v,1.8v;

BBII支持三种下载模式: AS,可对Altera的As串行配置芯片(EPCS系列)进行编程；PS可对FPGA进行配置 ；JTAG，可对FPGA，CPLD，即Altera配置芯片(EPC系列)编程；

l  BBMV

只支持PS和JTAG。