浅谈FPGA的配置引脚以及配置过程

FPGA(现场可编程门阵列)的配置引脚和配置过程是实现FPGA编程的关键部分。在配置过程中,FPGA从外部存储器或主机设备读取配置数据,将其加载到内部的配置存储器中,以确定FPGA的功能逻辑。

FPGA的配置引脚

FPGA的配置引脚主要用于以下几个目的:

  1. 配置模式选择引脚:

  • MSEL(Mode Select)引脚:这些引脚用于选择FPGA的配置模式,例如串行、并行或JTAG模式。这些引脚通过特定的电平组合选择不同的配置方式。

  • 配置数据输入引脚:

    • DIN(Data Input)引脚:在串行配置模式下,配置数据通过该引脚输入到FPGA。

    • DATA[0

      ] 引脚:在并行配置模式下,配置数据通过这些引脚并行输入到FPGA。


  • 时钟引脚:

    • CCLK(Configuration Clock)引脚:这是配置时钟引脚,用于同步数据输入的时序。

  • 配置使能引脚:

    • PROGRAM_B 引脚:用于复位FPGA,并重新开始配置过程。当拉低该引脚时,FPGA将复位,并准备接受新的配置数据。

  • 配置完成引脚:

    • DONE 引脚:配置完成时,该引脚将变为高电平,表示FPGA已经成功加载了配置数据并开始工作。

  • 配置状态引脚:

    • INIT_B 引脚:在配置过程中,该引脚用于指示初始化状态。当配置出错或复位时,该引脚会被拉低。

  • 电源引脚:

    • 这些引脚为FPGA的配置电路提供必要的电源。

    FPGA的配置过程

    FPGA的配置过程通常分为以下几个步骤:

    1. 复位和初始化:

    • 当FPGA上电或复位时,内部的配置逻辑进入初始化状态。INIT_B引脚会保持低电平,表明FPGA正在进行初始化。初始化完成后,INIT_B引脚变为高电平,表示FPGA准备开始配置。

  • 配置模式选择:

    • MSEL引脚的状态决定了FPGA使用哪种配置模式。例如,串行、并行或JTAG配置。

  • 配置数据加载:

    • 通过DIN或DATA[0:N]引脚,配置数据从外部存储器或主机设备传送到FPGA内部。在时钟信号CCLK的作用下,数据一位一位(串行模式)或一字节一字节(并行模式)地加载到FPGA的配置存储器中。

  • 配置完成检测:

    • 当所有配置数据成功加载到FPGA时,DONE引脚变为高电平,表示配置过程完成。FPGA开始按照加载的配置数据工作。

  • 启动用户逻辑:

    • 配置完成后,FPGA进入用户模式,内部逻辑按照配置数据定义的功能开始工作。如果配置失败,FPGA通常会保持在一个非功能状态,等待重新配置。

    整个配置过程是FPGA实现功能的关键步骤,通常要求外部电路稳定且配置数据无误,以确保FPGA能够正确启动并执行预期的任务。


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