FPGA的三種配置方式詳解

FPGA器件有三類配置下載方式：主動配置方式（AS）和被動配置方式（PS）和最常用的（JTAG）配置方式。AS由FPGA器件引導配置操作過程，它控制著外部存儲器和初始化過程，EPCS系列：如EPCS1，EPCS4配置器件專供AS模式，目前只支持 Cyclone系列。使用Altera串行配置器件來完成。Cyclone期間處于主動地位，配置期間處于從屬地位。配置數據通過DATA0引腳送入 FPGA。配置數據被同步在DCLK輸入上，1個時鐘周期傳送1位數據。PS則由外部計算機或控制器控制配置過程。通過加強型配置器件（EPC16，EPC8，EPC4）等配置器件來完成，在PS配置期間，配置數據從外部儲存部件，通過DATA0引腳送入FPGA。配置數據在DCLK上升沿鎖存，1個時鐘周期傳送1位數據。JTAG接口是一個業界標準，主要用于芯片測試等功能，使用IEEE Std 1149.1聯合邊界掃描接口引腳，支持JAM STAPL標準，可以使用Altera下載電纜或主控器來完成。

FPGA在正常工作時，它的配置數據存儲在SRAM中，加電時須重新下載。在實驗系統中，通常用計算機或控制器進行調試，因此可以使用PS。在實用系統中，多數情況下必須由FPGA主動引導配置操作過程，這時FPGA將主動從外圍專用存儲芯片中獲得配置數據，而此芯片中fpga配置信息是用普通編程器將設計所得的pof格式的文件燒錄進去。

專用配置器件：epc型號的存儲器 常用配置器件：epc2，epc1，epc4，epc8，epc1441（現在已經被逐步淘汰了）等。對于cyclone cycloneII系列器件，Altera 還提供了針對AS方式的配置器件，EPCS系列：如EPCS1，EPCS4配置器件也是串行配置的注意，他們只適用于cyclone系列。除了AS和PS等單BIT配置外，現在的一些器件已經支持PPS，FPS等一些并行配置方式，提升配置了配置速度。當然所外掛的電路也和PS有一些區別。還有處理器配置比如JRUNNER 等等，如果需要再baidu吧，至少不下十種。比如 Altera 公司的配置方式主要有Passive Serial（PS）、Active Serial（AS）、Fast Passive Parallel（FPP）、Passive Parallel Synchronous（PPS）、Passive Parallel Asynchronous（PPA）、Passive Serial Asynchronous（PSA）、JTAG等七種配置方式，其中Cyclone支持的配置方式有PS、AS、JTAG三種。

對FPGA芯片的配置中，可以采用AS模式的方法，如果采用EPCS的芯片，通過一條下載線進行燒寫的話，那么開始的“nCONFIG，nSTATUS”應該上拉，要是考慮多種配置模式，可以采用跳線設計，讓配置方式在跳線中切換，上拉電阻的阻值可以采用10K。在PS模式下tip：如果你用電纜線配置板上的FPGA芯片，而這個FPGA芯片已經有配置芯片在板上，那你就必須隔離纜線與配置芯片的信號。一般平時調試時不會把配置芯片焊上的，這時候用纜線下載程序。只有在調試完成以后，才把程序燒在配置芯片中， 然后將芯片焊上，或者配置芯片就是可以方便取下焊上的那種。這樣出了問題還可以方便地調試。在AS模式下tip：用過一塊板子用的AS下載，配置芯片一直是焊在板子上的，原來AS方式在用線纜對配置芯片進行下載的時候，會自動禁止對FPGA的配置，而PS方式需要電路上隔離。

一般是用jtag配置epc2和flex10k，然后 epc2用ps方式配置flex10k。這樣用比較好。下載電纜，Altera下的下載電纜分為byteblaster和byteblasterMV，以及ByteBlaster II，現在還推出了基于USB-blaster。由于BB基本已經很少有人使用，而USB-Blaster現在又過于昂貴，這里就說一下BBII和 BBMV的區別。

BBII支持多電壓供電5.5v，3.3v，2.5v，1.8v；BBII支持三種下載模式：AS，可對 Altera的As串行配置芯片（EPCS系列）進行編程，可對FPGA進行配置；JTAG，可對FPGA，cpld，即Altera配置芯片（EPC系列）編程；而BBMV只支持PS和JTAG。

一般在做FPGA實驗板（如cyclone系列）的時候，用AS+JTAG方式，這樣可以用JTAG方式調試，而最后程序已經調試無誤了后，再用 AS模式把程序燒到配置芯片里去，而且這樣有一個明顯的優點，就是在AS模式不能下載的時候，可以利用Quartus自帶的工具生成JTAG模式下可以利用的jic文件來驗證配置芯片是否已經損壞。

Altera的FPGA可以通過單片機、CPLD等加以配置，主要原理是滿足datasheet中的時序即可，這里我就不多說了，有興趣的朋友可以自己研究一下。

配置時，quartus軟件操作部分：

（1）.assignment--》device--》device&pin options--》選擇configuration scheme，configuaration mode，configuration device，注意在不支持遠程和本地更新的機器中configuration mode不可選擇，而configuration device中會根據不同的配置芯片產生pof文件，如果選擇自動，會選擇最小密度的器件和適合設計

（2）?？梢远x雙口引腳在配置完畢后的作用，在剛才的device&pin option--》dual-purpose pins--》，可以在配置完畢后繼續當I/O口使用。

（3）。在general菜單下也有很多可鉤選項，默認情況下一般不做改動。

（4）。關于不同后綴名的文件的適用范圍：

sof（SRAM Object File）當直接用PS模式下將配置數據下到FPGA里，USB BLASTER、MASTERBLASER、BBII、BBMV適用，quartusII會自動生成，所有其他的配置文件都是由sof生成的。

pof（Programmer Object File）也是由quartusII自動生成的，BBII適用，AS模式下將配置數據下到配置芯片中 rbf（Raw Binary File）用于微處理器的二進制文件。在PS，FPP，PPS，PPA配置下有用處 rpd（Raw Programing Data File）包含bitstream的二進制文件，可用AS模式配置，只能由pof文件生成 hex（hexadecimal file），這個就不多說了。單片機里很多ttf（Tabular Text File）適用于FPP，PPS，PPA，和bit-wide PS配置方式。

sbf（Serial Bitstream File）用PS模式配置Flex 10k和Flex6000的 jam（Jam File）專門用于program，verigy，blank-check 。