FPGA器件配置模式

只有成功配置可編程邏輯器件FPGA之后，器件才能正常工作。Xilinx FPGA的配置有3種模式，分別為并行(SelectMap)、串行(Serial)和邊界掃描(Boundary Scan)模式。當然Virtex-5和Spartan-3E／3A的器件有更多的配置模式，如SPIFash配置和SPIFash配置。根據(jù)配置時鐘的來源，串行模式又分成主串(Master Serial)和從串(Slave Serial)模式，模式選擇由器件的3個控制引腳MO、M1和M2來完成。豸了保證數(shù)據(jù)的正確配置，必須設置正確的配置模式。用來存放配置數(shù)據(jù)的器件有XC17系列(OTP)、XC18系列(Flash)和新一代的Platform Fash系列配置器件，以及通用的SPI和BPI Flash。以下的配置示意圖都以Spartan-3器件為例，而Xilinx的其他FPGA器件配置連接圖與此基本相同。

(1)并行模式

為了實現(xiàn)數(shù)據(jù)的快速加載，Xilinx在FPGA器件中增加了并行模式。該模式為8位配置數(shù)據(jù)寬度，需要8位數(shù)據(jù)線D7～DO。此外，還有低電平有效的芯片選擇信號(CS_B)、電平有效的寫信號(RDWR_B)及高電平有效的忙信號(BUSY)。當BUSY信號為高時，表示器件忙。即不能執(zhí)行下一步的寫操作，需要等待，直到該信號腳為低時止。對于50 MHz以下的配置時鐘，該控制信號可以不用。當配置完成后，這些多功能引腳可作為普通輸入／輸出線使用，該模式需要輔助控制邏輯和配置時鐘。并行模式又可以細分成主并行模式和從(Slave)并行模式，當需要對多個器件進行并行配置時，需選擇從并行模式，如圖1所示；當僅對單個器件進行并行配置時，需選擇主(Master)并行配置模式，如圖2所示。

圖1 從并行配置模式

圖2 主并行配置模式

(2)串行配置

串行配置即每個時鐘僅接收一位配置數(shù)據(jù)，可分為主串和從串兩種模式。如果配置的時鐘信號來自所需配置的FPGA器件，則為主串模式；由外部器件提供配置時鐘，這種配置模式為從串模式。對于多個采用串行配置方案的器件，可以組成菊花鏈(daisy-chains)的形式，即一片F(xiàn)PGA設置成主模式用來產(chǎn)生配置時鐘。其余的器件設置成從模式，并且將上一級的數(shù)據(jù)輸出(DOUT)與下一級的數(shù)據(jù)輸入(DIN)連接起來，如圖3所示。在進行FPGA調(diào)試時，如果需要用下載電纜通過從串方式進行FPGA的配置，必須選擇從串模式。

圖3 串行菊花鏈配置連接

(3)邊界掃描配置

邊界掃描方式采用JTAG標準，因此有時也稱為“JTAG配置模式”。該模式只有4條專用配置信號線，分別為TCK(時鐘)、TDI(數(shù)據(jù)輸入)、TDO(數(shù)據(jù)輸出)及TMS(狀態(tài)和控制)。該模式類似于從串模式。凡是符合JTAG接口標準的器件都可以放在JTAG鏈路中。