FPGA有多种配置/加载方式。粗略可以分为主动和被动两种。主动加载是指由FPGA控制配置流程,被动加载是指FPGA仅仅被动接收配置数据。
1232796-20181029081655464-377606858.jpg
      最常见的被动配置模式就是JTAG下载bit文件。此模式下,主动发起操作的设备是计算机,数据通路是JTAG,FPGA会被动接收数据,根据需要的操作来进行更新FPGA配置。而上位机如何获取配置数据就非常灵活了,可能是本地运行EDA工具生成的,也可以是网络/USB存储设备获取的。
       主动配置就是FPGA在配置过程中处于主导地位,主动发起对Flash的读写,获取配置信息进行配置。
       下面利用间EDA工具自带的烧录Flash的操作为例,分析一下具体的烧录过程。
       通常情况下,完整的过程是:
1、上位机主动发起配置,FPGA被动接收数据进行重配置,此时的配置模式是上文提到的基于JTAG的被动配置。此操作的结果是将FPGA配置为一个Flash的读写器。
2、配置完成后,上位机开始发送/接收Flash的数据,数据通道为JTAG。FPGA通过JTAG接收到数据之后,根据需求发起对Flash的读写操作,将需要更新的数据写入Flash,完成更新。此过程是更新Flash的过程,烧录过程中Flash只收到FPGA的控制。
3、Flash更新完毕后,在合适的时候让FPGA进行重新配置(例如重新上下电),FPGA会开始主动配置过程,从Flash中读取配置数据完成加载。
       Intel(Altera)的这种模式使用的文件后缀是jic,全称是JTAG Indirect Configuration File。直接翻译是JTAG间接配置文件。在Quartus的Programmer界面中,当添加了Jic文件之后,可以看到有一个Factory default SFL image,就是将FPGA配置为Flash控制器的镜像。
      根据配置的不同,也可以分为主动更新和被动更新两种。
      如果是被动更新,那么通常配置过程会有一个主动发起的设备,常见有MCU。这样配置过程相对容易,数据的传输、存储和读取都交给主设备操作。整个更新过程按要求更新即可,然后再合适的时间重新加载FPGA即可。FPGA本身几乎和更新过程完全隔离,所以也很容易满足需求。
      主动更新则相对麻烦。首先,Flash很可能只于FPGA有数据接口,表明Flash的读写只能从FPGA来发起;其次,由于FPGA需要发起Flash的更新写入,所以FPGA如何获取数据也是需要考虑的问题。可以参考上文,主动配置更新Flash完整过程的描述,可以看到FPGA需要一个数据通路(JTAG)接收配置数据,并实现一个Flash的读写控制器来读写Flash。更新Flash完成之后,下一次配置被触发(重新上下电)会主动发起读Flash的操作,加载配置数据完成配置。