第六章Alera編程與配置

第六章Altera編程與配置主要內(nèi)容配置又稱編程或下載，是指經(jīng)過用戶設(shè)計(jì)輸入并經(jīng)過開發(fā)系統(tǒng)編譯后產(chǎn)生的配置數(shù)據(jù)文件，將其裝入FPGA芯片內(nèi)部的可配置存儲(chǔ)器的過程，簡稱FPGA的下載。只有經(jīng)過邏輯配置后，F(xiàn)PGA才能實(shí)現(xiàn)用戶需要的邏輯功能。配置alteraFPGA配置文件單板設(shè)計(jì)及調(diào)試注意事項(xiàng)

FPGA配置JTAG配置端口FPGAPS配置端口PC機(jī)配置適配電路配置器件或配置電路AS配置端口專用FLASH配置器件PC機(jī)FPGA應(yīng)用電路系統(tǒng)CPU/CPLD大容量ROM/EPROM/FLASH芯片F(xiàn)PGA應(yīng)用電路系統(tǒng)CPU/CPLDRAM方案1方案21、通用編程器2、通用仿真器3、虛擬儀表……主系統(tǒng)通用10針標(biāo)準(zhǔn)配置/下載接口目標(biāo)板10針標(biāo)準(zhǔn)配置接口PIN1OTP配置器件插座6.1配置alteraFPGA配置方式下載電纜配置過程6.1.1配置方式根據(jù)FPGA在配置電路中的角色，其數(shù)據(jù)可以用以下3種方式下載到目標(biāo)芯片中：主動(dòng)配置方式被動(dòng)配置方式最常用的(JTAG)配置方式主動(dòng)配置方式由FPGA來主動(dòng)輸出控制和同步信號(hào)（包括配置時(shí)鐘）給FPGA的串行配置芯片(EPCS系列)，配置芯片收到命令后，把配置數(shù)據(jù)發(fā)給FPGA，完成配置過程。AlteraFPGA所支持的主動(dòng)方式，只能與Altera公司提供的主動(dòng)串行芯片（EPCS系列）配合使用，因此又稱主動(dòng)串行（AS）模式。目前只支持stratix和Cyclone系列。AS專用器件配置方式AS多片配置方式AS配置器件的在線編程FPGA被動(dòng)方式被動(dòng)模式下，由系統(tǒng)的其他設(shè)備發(fā)起并控制配置過程，這些設(shè)備可以是配置芯片(EPC系列)，或者單板的微處理器、CPLD等。FPGA在配置過程中完全處于被動(dòng)地位，只是輸出一些狀態(tài)信號(hào)來配合配置過程。被動(dòng)配置方式可細(xì)分為PS（被動(dòng)串行）、FPP（快速被動(dòng)并行）、PPS（被動(dòng)并行同步）、PPA（被動(dòng)并行異步）以及PSA（被動(dòng)串行異步）PS（被動(dòng)串行）所有的AlteraFPGA都支持這種模式。由Altera的下載電纜、增強(qiáng)型配置器件（EPC4、EPC8和EPC16）和配置器件（EPC1441、EPC8和EPC2），或智能主機(jī)（如微處理器和CPLD）來配置。在做PS配置時(shí)，F(xiàn)PGA配置數(shù)據(jù)從存儲(chǔ)器讀出，寫入到FPGA的DATA0接口上。數(shù)據(jù)在DCLK時(shí)鐘管腳的上升沿打入FPGA，每一個(gè)DCLK時(shí)鐘周期輸入1比特?cái)?shù)據(jù)PS：單片機(jī)軟件方式配置單片機(jī)產(chǎn)生配置時(shí)序、讀取EPROM中的配置數(shù)據(jù)EPROM中放置多個(gè)不同功能的配置文件對FPGA進(jìn)行配置PS：使挑用下南載電穴纜配賀置

注意：1、不要忘了將多片配置控制信號(hào)nCE引腳接地！2、作為PS配置模式，不要忘了將配置模式控制信號(hào)腳MSEL1和

MSEL0都接地！FL怠EX社、A偏CE動(dòng)X、羞AP逝EX系列FP豎GA配置煩電路對FP號(hào)GA配置10況針標(biāo)失準(zhǔn)配置展/下鳴載接渣口通過敘配置昏電路買后與PC機(jī)的秤并行接口驅(qū)相接主系仿統(tǒng)通利用10暮針標(biāo)攪準(zhǔn)配置抓/下久載接妨口目標(biāo)太板1浸0針旗標(biāo)準(zhǔn)配置卸接口PI泰N1OT閉P配置右器件插座PS：使移用專召用配卸置芯您片配看置PS：AS酸IC嫁/C所PL浮D硬件耗高速干配置轎方案缺點(diǎn)：1、蛋電路氏面積錄比較析大快速抓被動(dòng)煩并行仗（FP怒P）只有St嶼ra釣ti雷x系列懼和AP只EX災(zāi)‖中支旋持。摩可由Al及te其ra的增略強(qiáng)型柴配置圍器件炎（EP素C4、EP冶C8和EP桑C1族6）或?yàn)E智能紋主機(jī)寶（如鐘微處友理器引和CP搜LD）來配撫置。身在做FP史P配置繪時(shí)，F(xiàn)P賭GA配置巷數(shù)據(jù)稱從存儲(chǔ)哈器中斧讀出愉，寫績?nèi)氲紽P穩(wěn)GA的DA后TA駕[7皮:0懶]輸入接口冊上。歉數(shù)據(jù)咽在DC秋L(fēng)K時(shí)鐘男管腳弦的上斗升沿石打入FP冰GA，每萬一個(gè)DC賣LK時(shí)鐘罷周期燒輸入1字節(jié)佳數(shù)據(jù)FP脖P：使繁用增純強(qiáng)型捎配置攝器件被動(dòng)屯并行鈔同步知（PP嶼S）只有朝較老食的器綿件支繞持這廁種模擊式，凝如AP奧EX沒20院K、Me剖rc拌ur抹y、AC孩EX總1K和FL歇EX揭10刻K?？瑟z由智墊能主李機(jī)（孔如微盼處理采器和CP隆LD）來若配置渣。在嗎做PP表S配置呢時(shí)，F(xiàn)P取GA配置墓數(shù)據(jù)毀從存象儲(chǔ)器癥中讀束出，級(jí)寫入有到FP咳GA的DA升TA搶[7垃:0枯]輸入鈴接口兆上。轟在第益一個(gè)DC厚LK時(shí)鐘竊信號(hào)房誠的上史升沿慈處，奴將一悼個(gè)字蹤蝶節(jié)的未數(shù)據(jù)級(jí)鎖存免到FP賽GA中，國然后雞由隨慣后的8個(gè)DC康LK時(shí)鐘叼的下銷降沿鋤將該革字節(jié)因數(shù)據(jù)揚(yáng)一位四一位哲移到FP擾GA中。被動(dòng)量并行軟異步錦（PP性A）只有St蒼ra未ti海x系列劍、AP魔EX‖、AP苦EX錢20遺K、Me候rc漁ur鬼y、AC錯(cuò)EX羊1K和FL烈EX護(hù)10援K支持捕。可眠由智殲?zāi)苤骷臋C(jī)（如送微處譽(yù)理器蹈和CP氧LD）來煙配置光。在秤做PP撲A配置喪時(shí)，F(xiàn)P遇GA被配養(yǎng)置控編制器第當(dāng)作燦一個(gè)押異步繭存儲(chǔ)書器。曠在作PP龜A配置泄時(shí)，F(xiàn)P兩GA配置系數(shù)據(jù)乏從存燭儲(chǔ)器沉中讀躲出，告寫入林到FP歡GA的DA插TA析[7母:0讓]輸入?yún)捊涌诎缮?。鹽在配毒置過歡程由蛾一些倍異步控獅制信憂號(hào)來忙控制能。PP庸A配置菊方式被動(dòng)吸串行己異步買（PS儲(chǔ)A）只有FL耕EX站60辱00支持騰。可悲由智恢能主賴機(jī)（叨如微態(tài)處理莖器和CP私LD）來獄配置致。在拳做PS問A配置嗽時(shí)，F(xiàn)P頑GA配置誘數(shù)據(jù)感從存儲(chǔ)編器中謀讀出益，寫婦入到FP璃GA的DA醒TA侮0輸入羨接口稍上。在配或置過狗程由田一些遲異步偵控制網(wǎng)信號(hào)鄭來控指制。JT竭AP配置瓣方式使用JT核AG進(jìn)行但配置下可以減使用Al孔te劑ra的下悠載電殃纜，拿或者通奪過智申能主毅機(jī)模掘擬JT樓AG的時(shí)悲序來迫進(jìn)行社配置??；JT須AG接口理由四毀個(gè)必梯須的戴信號(hào)TD瓣I、TD冷O、TM而S和TC非K，以及一旋個(gè)可鼓選的TR逢ST構(gòu)成夕。TD姓I：用悟于測融試數(shù)撥據(jù)的憐輸入TD驗(yàn)O：用臣于測箭試數(shù)秤據(jù)的獅輸出TM驅(qū)S：模旨式控嘉制管低腳，災(zāi)決定展了JT繪AG電路只內(nèi)部頃的TA華P狀態(tài)喘機(jī)的統(tǒng)跳轉(zhuǎn)總。TC剩K：測玩試時(shí)樓鐘，屈其它孔信號(hào)城都必?cái)U(kuò)須與傍之同簽步TR夠ST：可炒選信旋號(hào)，嗚如果JT碰AG電路崖不用借，可罪以將屠其連情到GN死D用JT納AG接口糟配置FP兄GA多片灣級(jí)聯(lián)手方式模式濫選擇FP丘GA在正杰常工喝作時(shí)歲，它斤的配兇置數(shù)生據(jù)存盡儲(chǔ)在SR納AM中，畝加電服時(shí)須袖重新妻下載孟。在場實(shí)驗(yàn)口系統(tǒng)慢中，佳通常用計(jì)割算機(jī)全或控緞制器濃進(jìn)行叢調(diào)試窗，因畝此可頓以使轉(zhuǎn)用PS。在覆實(shí)用系冰統(tǒng)中馬，多幟數(shù)情巷況下磁必須罩由FP袖GA主動(dòng)紀(jì)引導(dǎo)自配置續(xù)操作過討程，能這時(shí)FP耍GA將主繭動(dòng)從疾外圍隆專用呀存儲(chǔ)敢芯片扛中獲得配層置數(shù)造據(jù)，借而此柜芯片聞中fp敲ga配置站信息著是用丙普通廊編程器將濫設(shè)計(jì)均所得縮慧的po甚f格式跪的文佛件燒惑錄進(jìn)矛去。FP懶GA的配裂置過妖程在FP漏GA的配能置之接前，賭首先智要借柳助于FP脫GA開發(fā)切系統(tǒng)浴，按恨某種伶文件查格式煮要求有描述框設(shè)計(jì)田系統(tǒng)城，編兵譯仿真駁通過示后，溉將描活述文愛件轉(zhuǎn)策換成FP客GA芯片博的配暫置數(shù)據(jù)文鎮(zhèn)件。國選擇虹一種FP乘GA的配照置模予式，惠將配綿置數(shù)渡據(jù)裝載到FP洲GA芯片翻內(nèi)部住的可脈配置左存儲(chǔ)噸器（SR競AM單元）料，F(xiàn)P趙GA芯片育才會(huì)滔成為凳滿足棵要求裳的芯目片系扣統(tǒng)。FP渣GA的配備置流愁程包解括復(fù)心位、蕩芯片悄配置員芯片括初始非化、等幾出個(gè)過我程。同步憂配置迷波形慈圖配置懂?dāng)?shù)據(jù)擁壓縮St殘ra豬ti盜x‖和Cy趨cl哈on網(wǎng)e器件機(jī)支持上配置倆數(shù)據(jù)躁的壓縮，彎這樣凳可以啞支持受配置配存儲(chǔ)臉器的梯空間吵和配桃置時(shí)間。一般兔，配歪置數(shù)恰據(jù)經(jīng)況過壓跌縮，情可以丟減小箱到35嗚%-駕55軟%啟動(dòng)餓壓縮販功能拿（方血法一才）選擇as誦si俗gn皂me騎nt旬/d句ev些ic秘e啟動(dòng)袋壓縮柜功能成（方象法二移）1執(zhí)行Fi退le歡/c脆on譯ve誦rt胡p績r(jià)o走gr籌am候mi瞞ng疲f哭il傘es命令2選擇誕編程鏡文件冊類型黑，如PO抱F、HE有XO結(jié)UT、RB史F或TT略F；3為PO殖F輸出擔(dān)文件折選擇醫(yī)一個(gè)厲配置弓器件管；4在【i脾np萄ut左f初il醫(yī)es括t峰o扎co推nv劍er篇t】欄選委中SO因F文件5單擊ad產(chǎn)d豆fi妻le按鈕朱，增蒜加一爭個(gè)SO缸F文件6選中申加入東的SO披F文件變，單揚(yáng)擊pr鐵op恨er悔ti纏es按鈕7選中co絹mp舅re努ss對話枕框，8回到首主窗久口，惕單擊ok按鈕遠(yuǎn)程母升級(jí)St破ra筆ti社x系列FP及GA還可偷以通堵過一域個(gè)內(nèi)端嵌的NI府OS處理耕器，攻對FP仍GA進(jìn)行憲遠(yuǎn)程攜升級(jí)蝕。6.酸1.鬼2Al野te拒ra公司膽的下遵載電缸纜針對FP可GA器件您不同澡的內(nèi)浙部結(jié)屋構(gòu)，Al浪te壇ra公司判提供最了不同玩的器教件配練置方軋式。Al蓬te測raFP擺GA的配辰置可布通過璃編程器駱、JA菜TG接口暢在線嬌編程鴿及Al能te構(gòu)ra在線袍配置勢等方擦式進(jìn)行。Al鍛te塊ra器件枕編程染下載止電纜起的有鋼：By圈te似Bl鈔as震te王rI吼I并行宏下載奪電纜By朽te角Bl舉as僚te修r(nóng)M庫V并行狹下載寒電纜Ma煎st去er聚Bl水a(chǎn)s垃te辨r串行崇／US銀B通信京電纜Bi死tB冷la圾st嚴(yán)er串口為下載案電纜1.By勇te茅Bl都as晚te揚(yáng)rII并行擴(kuò)下載現(xiàn)電纜By晨te黨Bl數(shù)as竭te頃r(shí)并行指下載廳電纜藝是一汗種連斯接到PC機(jī)25針標(biāo)趙準(zhǔn)口恐（LP循T口）嘗的硬亡件接贏口產(chǎn)價(jià)品。By枕te伐Bl調(diào)as準(zhǔn)te兆r并行糾下載樓電纜膛可以加對FL償EX資10嚴(yán)K、FL互EX欣80騙00和FL艱EX辛60茄00進(jìn)行肚配置途，也址可以狠對MA跨X9結(jié)00錄0（包匆括MA喉X9趣00誼0A）、MA篇X7漢00歐0S和MA咐X7稀00罰0A進(jìn)行擺編程旦。By儀te填Bl烏as持te稈r為FP孫GA提供飯了一種快禽速而勝廉價(jià)童的配犁置方足法，醬設(shè)計(jì)峽人員積的設(shè)遲計(jì)可瓦以直目接通過By陷te嘩Bl峰as眉te謹(jǐn)r下載站電纜犯下載市到芯詞片中樹去。若使忌用By蜓te鉛Bl彎as訓(xùn)te賺rI削I下載勾電纜膏，支煉持的腎配置勤方式權(quán)有以者下3種：AS方式蜜：對AS配置本芯片(E惕CP稼S系列)進(jìn)行灣編程甲；PS方式很：可樂以對FP該GA進(jìn)行涼配置賢；JT寫AG方式抓：可雹以對FP款GA、CP拾LD以及Al比te例ra配置戴芯片(E冊PC系列)編程告。2Ma符st字er烘Bl譜as現(xiàn)te擋r串行/U丘SB通信柱電纜特點(diǎn)(1捷)在Qu御ar甜tu跪sⅡ軟件它中支欠持Si間gn菠al寸Ta后p嵌入嗽式邏愧輯分賊析器懂。(2您)Ma首st奶er違Bl撓as戚te驅(qū)r串行/U酬SB通信諒電纜賄允許PC機(jī)和UN鏟IX用戶犯完成噸下列飾功能范：·可配娃置AP侵EX泰Ⅱ、AP武EX霧20串K、FL料EX霜10竿K、FL瞧EX子30堅(jiān)00俱A、FL界EX山80嘩00和FL北EX反60取00系列很器件懼及Ex定ca揀li匆bu球r嵌入芹式微渴處理夸器解坡決方視案。漫在線乎可編刃程MA麥X9蛋00播0、MA嫂X7子00面0S、MA墊X7培00鄉(xiāng)豐0B、MA茶X7侄00供0A和EP幕C2器件旨。(3籮)工作憑電壓VC展C支持5.飯0款V、3.波3敗V或2.索5膚V。(4作)為在劣線編早程提莫供快孫速廉榮價(jià)的托方法雹。(5共)可從Qu挨ar聰tu逗sⅡ開發(fā)維軟件塘和MA助X+監(jiān)PL后US啄Ⅱ9抬.3及以汽上版煤本中要下載待數(shù)據(jù)蠶。(6緊)具有RS間-2言32串行嚇接口矩或US肌B接口廁。(7腸)使用10針電卻路板篇連接集器（扇與By異te戶Bl完as關(guān)te友rM陜V并口漸下載蛾電纜橋兼容朱）。Ma出st福er補(bǔ)Bl劑as石te淡r串行/U斧SB通信值電纜者示意斧圖Ma錢st浩er蹲Bl屬as掌te布r電纜斷提供蓋兩種速下載嗓模式劇：·被動(dòng)蠟串行咳模式沃（PS）——用于蟻配置AP襲EX疫Ⅱ、AP納EX昆20否K和FL肆EX系列朽器件椅；·樸JT曲AG模式——具有IE艷EE代1遷14紀(jì)9.初1工業(yè)榆標(biāo)準(zhǔn)幕的JT怒AG接口畝，烘用于傻編程戰(zhàn)具有JT脈AG能力榴的MA燭X系列借器件獎(jiǎng)和在課線串廣行配裙置器務(wù)件（詳如EP椒C2）或遼配置AP稈EX腹Ⅱ、AP容EX哲20通K和FL哈EX系列陪器件功。連接Ma且st址er興Bl詠as押te打r電纜也通過笑一個(gè)惱串行怖接口奸或US喪B接口邊與計(jì)愁算機(jī)寇相連我，鹽與電僵路板釣相連牙的是炮標(biāo)準(zhǔn)10針插戲座。櫻數(shù)撞據(jù)從片串口泥或US順B口通率過Ma娃st現(xiàn)er肆Bl哀as冶te闊r電纜鄭下載賽到電闖路板莖。配置讓芯片增強(qiáng)謙型配石置器鼠件：EP早C1也6、EP總C8、EP瀉C4支持孩：對奸大容杠量FP燥GA的單拘片配題置，瓶由JT薦AG接口撇進(jìn)行院在系騎統(tǒng)編箱程，F(xiàn)P序P快速均配置預(yù)方式AS串行屯配置純器件為：EP挎CS湯64、EP獻(xiàn)CS押16、EP嬌CS第4、EP悶CS味1低成私本配編置芯滲片，炎支持撈芯片擠：St佳ra批ti款xⅡ、cy犁cl疊on余eⅡ和cy咬cl輛on降e器件頂，可悟由下弟載電輛纜或糠其它牧設(shè)備左進(jìn)行流重復(fù)阻編程普通華配置霞器件愚：EP農(nóng)C2、EP凱C1和EP調(diào)C1練44阿1容量穗相對杯較小謀，只獨(dú)有EP夾C2可重畢復(fù)編犯程。跡支持輩大容豬量FP逝GA配置限，需餃多片煤級(jí)聯(lián)攏使用慈。配置回文件薄及軟唐件支欲持一解配置憐模式蹄及配鬧置器舍件選啦擇選擇as壇si無gn宿me償nt當(dāng)/d榴ev坑ic稅e，選嚴(yán)擇se赤tt發(fā)in于gs見-f查il崗es選項(xiàng)羞，單橡擊de緒vi澡ce泊&p倘inop庭ti超on獲s按鈕挨，在濫對話盼框中根選擇co言nf錫ig伴ur犧at牽io輪n選項(xiàng)擇卡，臥可以漿選擇素配置仇方案角，配困置器脖件，頁及配斥置模狀式二活復(fù)用迷管腳哥處理用作醬普通銷的IO用作孕三態(tài)清輸入用作牌輸出援到地用作矮輸出袖到未宗指明朱的信睬號(hào)配置歐文件煮說明FP烈GA開發(fā)嶄軟件弄可以抽生成難多種碑不同半類型雞的配四置文汁件，鴿用戶深可以潑根據(jù)攤不同幫的應(yīng)陰用環(huán)否境選玻用這芽些配拔置文列件.so孔f:選擇擦配置褲模式詠為JT厭AG或PS方式振，使頑用AL槍TE百RA的下盤載電針纜對FP蜜GA進(jìn)行惕配置蓬，需臭要使褲用。.po尋f：對職各種Al牲te舅ra配置盾芯片椒進(jìn)行備編程攤的文乏件，靜需要歌在開稀發(fā)工踏具中忠設(shè)置慣器件被類型勢。.rb粒f：二凱進(jìn)制倆配置憂文件責(zé)，只同包含研配置企數(shù)據(jù)事的內(nèi)共容。車通常委被用雷在外梢部的熔職能價(jià)配置傲設(shè)備妙上。.rp晉d：用浪外部蘋編程稅設(shè)備透對AS串行絨配置茂芯片束進(jìn)行衛(wèi)在系塘統(tǒng)編咬程的乞文件奔。.h誦ex：是雖一個(gè)AS茂CL鉗L碼格款式文毀件，欣以IN綱TE巡壽L的十取六進(jìn)鵲制格遲式存玩放了FP擱GA的編擊程內(nèi)任容，際可以繳用在篩外部向的配場置設(shè)糕置上喚。.tt曉f：與rb喪f內(nèi)容古一樣巡壽的AS捏CL菊L碼格口式文齒件，龜在每盞個(gè)配赤置數(shù)折據(jù)之鞭間用猛逗號(hào)雅隔開棚。.sb原f：用Bi剃tB藍(lán)la諒st并er來通科過PS方式歇配置塘的FL諷EX簽10段K和FL究EX侍60業(yè)00系列央器件賀將使范用該偵文件.j怒am：是鍬一種璃以ja泛m編程匆語言盡描述玩的AS雜CL仿L碼格播式文較件。配置非的可擾靠性1配置雪過程蘭的CR場C校驗(yàn)2掉電逐重配叢置保美護(hù)3Co誦nf陜ig緞ra起ti炸onRA舉M數(shù)據(jù)膏的CR蔑C校驗(yàn)單板雅設(shè)計(jì)向要點(diǎn)1寺DC待LK處理化方式局：敗當(dāng)作診告訴全信號(hào)捎處理2多片棗配置嘆信號(hào)僑處理均：在降有多億片F(xiàn)P范GA的配碎置鏈箏中，奮一般脊建議泳將多日片F(xiàn)P氧GA器件居的DC副LK、DA哲TA絞O(園DA薯TA熔[7菌:0穴])、nC鼻ON續(xù)FI比G、nS惹TA遠(yuǎn)TU差S和CO牙NF天_D僅ON莊E信號(hào)彩連在毛一起鼠。3驅(qū)動(dòng)漁高扇修出信乒號(hào)：湊在多竄器件營的配桶置鏈剝中，競配置恢信號(hào)船往往震需要蒸被重