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FPGA 和 SOPC 应用 —— 电路和配置

FPGA 和 SOPC 应用 —— 电路和配置. 华中科技大学启明学院电工电子科技创新中心 王 贞炎. 内容. FPGA 的配置 JTAG Active Series FPGA 小系统电路. FPGA 的配置. FPGA 的配置是指将配置文件写入 FPGA 的过程。 配置文件是编译（包含分析综合、布局布线、汇编）生成的用于写入 FPGA 以让 FPGA 按照描述工作的数据文件。 Altera 的 FPGA 可以有以下几种配制方法： JTAG Active Series Passive Series Passive Parallel. FPGA 的配置.

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FPGA 和 SOPC 应用 —— 电路和配置

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Presentation Transcript

  1. FPGA和SOPC应用——电路和配置 华中科技大学启明学院电工电子科技创新中心 王贞炎

  2. 内容 • FPGA的配置 • JTAG • Active Series • FPGA小系统电路

  3. FPGA的配置 • FPGA的配置是指将配置文件写入FPGA的过程。 • 配置文件是编译（包含分析综合、布局布线、汇编）生成的用于写入FPGA以让FPGA按照描述工作的数据文件。 • Altera的FPGA可以有以下几种配制方法： • JTAG • Active Series • Passive Series • Passive Parallel

  4. FPGA的配置 • JTAG配置 • 通过JTAG调试接口直接将硬件配置数据写至FPGA中； • 掉电数据丢失(Altera的FPGA基于RAM工艺)； • 使用sof文件； • 简便，适用于开发时反复调试； • 烧写次数几乎没有寿命限制。

  5. FPGA的配置 • JTAG电路 • 用于JTAG配置 • 用于调试（硬件、Nios2软件）

  6. FPGA的配置 • Active Series(主动串行) • 在FPGA外部使用非易失性存储器 (EPCS)存储配置数据，上电时FPGA自动从中读取配置数据； • 支持压缩数据，压缩率45%~65%； • 可由Altera的下载电缆对EPCS进行在系统编程； • EPCS中的空余空间可有用户自由使用； • 使用pof文件； • EPCS器件采用Flash工艺，有烧写寿命限制。

  7. FPGA的配置 • EPCS烧写和AS配置

  8. FPGA的配置 • 通过JTAG间接烧写EPCS • 通过sof生成jic文件。 • jic文件包含一个EPCS控制器逻辑和sof数据 • 使用JIC文件对EPCS器件编程时，Quartus Programmer先在FPGA中配置一个EPCS控制器，然后向此EPCS控制器发送待烧写至EPCS器件中的数据， EPCS控制器再将这些数据写进EPCS器件。

  9. FPGA的配置 • JIC文件的生成 • File->Convert Pro-gramming Files… • Programming file type:“jic” • Configuration device:EPCSXX • Flash Loader ->Add Device: EP3C16 • SOF Data -> Add File…: XX.sof • 还可继续添加要烧写进EPCS的其他文件

  10. FPGA的配置 • 使用JIC文件烧写EPCS • 在Programmer中，选择JTAG模式，打开JIC文件

  11. FPGA小系统电路 • 为Cyclone3设计小系统电路必须包含以下几个部分： • 供电部分 • IO口供电（一组或多组），3.3V、2.5V…… • 核心供电1.2V • PLL供电 • JTAG电路 • 非易失性的配置电路 • 时钟电路、复位

  12. FPGA小系统电路 • 供电电路 • 可通过Altera的Early Power Estimater工具（xls文件）估计芯片功耗。 • 对于3C16，一般核心供电几百毫安，而IO口供电根据外设多少而定。 • 供电可采用LDO，也可采用DC-DC。 • 注意各组电源去耦、各电源引脚去耦。

  13. FPGA小系统电路 • 供电电路

  14. FPGA小系统电路 • 供电电路

  15. FPGA小系统电路 • JTAG电路 • 用于sof配置和调试、间接EPCS配置

  16. FPGA小系统电路 • 非易失性的配置电路

  17. FPGA小系统电路 • 时钟电路和复位 • FPGA没有内部振荡驱动电路，所以需要外接有源晶振，或从外围其它设备获得时钟 • 硬复位：导致FPGA重新从非易失性的配置电路读取硬件配置数据 • 软复位：连接到任意一个输入引脚，用户自定义使用，一般用于产生模块中的复位信号或Nios2处理器的复位。

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