盡管FPGA的配置模式各不相同,但整個配置過程中FPGA的工作流程是一致的,分為三個部分:設置、加載、啟動。
復位結束配置開始
有多種方式使FPGA的配置進入這一過程。在上電時,電壓達到FPGA要求之前,FPGA的上電復位模塊將使FPGA保持在復位狀態;外部控制PROG_B引腳出現一個低脈沖也可以使FPGA保持在復位狀態。
清除配置存儲內容
這一步稱為初始化,當FPGA復位結束,配置存儲器的內容會被自動清除。在這個步驟中,除配置專用接口外,FPGA I/O均被置于高阻態。在整個初始化過程中,INIT_B引腳被置低并在初始化結束后恢復高電平。如果INIT_B信號在外部被拉低,FPGA將一直停留在初始化狀態。注意PROG_B信號的脈寬不能太窄。
采樣控制信號
初始化結束后,INIT_B信號回到高電平。FPGA開始采集模式選擇引腳M[1:0]和變量選擇引腳VS。如果為主動模式,FPGA很快就會給出有效的CCLK。VS信號只在主動BPI及其SPI模式中生效。此時,FPGA開始在配置時鐘的上升沿對配置數據進行采樣。
同步化
每一個FPGA配置數據流都有一個同步頭,它是一段特殊的同步字。同步字主要用于幫助FPGA確定正確的數據位置。同步字之前的配置數據都會被FPGA忽略,也就是FPGA僅僅在同步化之后才正式開始接收配置數據。一般而言,同步字都是由0/1數目相同的二進制數組成的,如Spartan3為AA995566。
ID檢查
FPGA同步化后,會自動檢測配置流中的器件ID和目標器件ID是否一致。這一步確保了FPGA不會被錯誤的配置流誤配置。
32位的ID中包含了28位的特征值和4位掩碼。特征值包括廠商信息,器件族,器件規模等。當器件ID檢查遇到問題時,FPGA會將內部寄存器的第一位ID_Err置高,軟件也會顯示錯誤信息。
載入配置內容
在ID檢查順利通過后,FPGA開始加載配置數據。
CRC校驗
在加載數據過程中,FPGA會對每一幀數據進行CRC校驗。如果失敗,FPGA會將INIT_B信號拉低并終止配置過程。
啟動序列
FPGA配置數據加載完后,FPGA進入啟動序列。啟動序列事件的默認順序為先釋放DONE引腳,然后激活I/O,最后啟動寫使能。實際使用中,可以通過BitGen參數對啟動順序進行設置來滿足不同的需求。
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