FPGA数据配置模式解析

芯片设计工程师根据功能，完成RTL设计，添加各种约束，完成综合、Place & Route等一系列工作之后，还需要一些配置数据，完成寄存器初始化等内容，才能开始工作。

今天我们一起来聊一聊FPGA的配置数据模式。

FPGA配置方式

根据FPGA配置过程控制者的不同，我们将配置方式主要分为三类：

FPGA控制配置过程第一种最常见的模式是，从片外FLASH中加载配置所需的比特流，FPGA内部产生时钟，整个过程有FPGA自主控制。FPGA 上电以后，将配置数据从FLASH中，读入到SRAM中，实现内部结构映射。

优点：不需要借助其他模块或者终端，自己控制整个过程。

缺点：一般只能从FLASH（掉电不会丢失数据）或者其他片外非易失性存储器中，加载配置，配置方式有限。

处理器控制器控制配置过程第二种模式是，通过借助处理器、控制器或者其他终端，完成配置过程。FPGA 作为从设备，微处理器或者控制电路提供配置所需的时序，实现配置数据的下载。

优点：配置方式灵活。可以将配置数据放置在FLASH、硬盘灯存储介质中，通过其他终端完成整个配置过程。

缺点：需要借助其他终端设备。

通过JTAG配置第三种模式，通过JTAG完成配置。一般情况下，是通过JTAG进行调试，将比特流文件下载到FGPA中。需要注意的是，这种模式下，如果出现断电，则配置失效。

此外有的FPGA还可以通过网络进行配置，在实际工作中，接触较少，所以不再赘述。

单片FPGA多片FPGA配置

单片FPGA和多片FPGA的配置过程类似，但还是有些不同，下面我们分开来描述一下，在FPGA控制配置过程这种模式下面，两者的异同。

单片FPGA配置FPGA 的CCLK 管脚，提供工作时钟给PROM ，PROM 在CCLK 的上升沿，将数据从D0 管脚送到FPGA 的DIN 管脚，这种方式是最简单也是最常用的一种配置方式。在这种方式下，有两点非常重要：

电源适配性。从上面描述可以看出，整个过程需要FPGA和PROM之间进行通信，所以两者的接口电平必须一致，即FPGA管脚电压和PROM的输入电压相等。JTAG链的完整性。保证JTAG 连接器、FPGA、PROM 的TMS、TCK 连在一起，保证从JTAG 连接器TDI 到其TDO 之间闭合回路。多片FPGA配置配置过程单片和多片过程相似，但是多片FPGA 配置时，需要区分主设备从设备，且需要选择不同的配置模式。

小结

在实际工作中，工程师根据具体的工作需要，选择相应的配置方式。

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