FPGA配置原理说明

我们所说的FPGA配置电路，一方面要完成从PC上把bit文件下载到FPGA或存储器的任务，另一方面则要完成FPGA上电启动时加载配置数据的任务。

为了避免混淆，这里对FPGA的下载配置和启动配置做一点区分。FPGA器件的下载配置，是指将PC上的FPGA配置数据流通过下载线缆烧录到FPGA或者FLASH存储器中；而FPGA器件的启动配置，则是指将配置数据流从PC或者FLASH存储器中加载到FPGA内，使其运行起来。

FPGA器件的下载配置，最常见的是基于JTAG的配置方式，这种方式既可以直接将PC上的配置数据流加载到FPGA上在线运行，也可以通过FPGA器件本身间接地将数据烧录到FLASH等外部配置芯片中。

FPGA器件的启动配置主要有JTAG方式、AS和PS配置方式；AS配置方式由FPGA器件引导配置过程，它控制着外部存储器件及其初始化过程，FPGA器件处于主动地位，配置器件处于从属地位。PS配置方式则由PC或者其他控制器控制配置过程。FPGA在正常工作时，它的配置数据存储在RAM中，加电时须重新下载。在实验系统中，通常用计算机或控制器进行调试，因此可以使用PS配置方式。在使用系统中，必须由FPGA主动引导配置操作过程，这时FPGA将主动从外围专用存储芯片中获得配置数据。

FPGA上电初始的配置过程：FPGA在上电后，内部的控制器首先工作，确认当前的配置模式，如果是AS配置方式，则通过和外部配置芯片的接口（例如，SPI接口）将配置芯片的数据加载到FPGA的RAM中，配置完成后开始正式运行。需要注意的是，JTAG在线配置的优先级是最高的，无论此时FPGA中在运行什么逻辑，只要JTAG下载启动，则FPGA便停下当前的工作，开始运行JTAG下载的新的配置数据。

审核编辑：汤梓红