Xilinx Spartan-3 FPGA配置指南详解

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"FPGA Spartan 3 系列配置用户指南是针对Xilinx公司的Spartan-3 Generation FPGA家族的详细操作手册,包括Extended Spartan-3A、Spartan-3E和Spartan-3 FPGA系列。该文档版本为UG332(v1.6),发布日期为2009年10月26日。本指南旨在帮助用户理解并进行FPGA的配置过程,以配合Xilinx硬件设备进行设计开发。" 本文档详细介绍了FPGA Spartan 3系列的配置流程和方法,适用于那些希望在设计中使用这些器件的工程师。Spartan-3系列是Xilinx推出的一款经济高效的FPGA产品线,提供了广泛的性能和容量选择,适用于多种应用,如嵌入式系统、数字信号处理、接口桥接等。 配置FPGA是设计流程的关键步骤,它涉及到将逻辑设计(通常以VHDL或Verilog形式)编程到FPGA的内部存储器中,使器件能够执行预定的功能。Spartan-3系列支持多种配置方式,如JTAG(Joint Test Action Group)链路、串行配置、并行配置、SRAM(Static Random-Access Memory)初始化以及使用外部存储器等。 用户指南将详细讲解以下核心知识点: 1. **配置架构**:解释Spartan-3 FPGA的配置架构,包括配置内存类型、配置接口和控制逻辑。 2. **配置流程**:描述从下载配置数据到FPGA的过程,包括预配置、配置和启动阶段。 3. **配置文件**:讨论如何生成和管理配置比特流文件(bitstream),这是包含了FPGA逻辑设计信息的二进制文件。 4. **配置工具**:介绍Xilinx的软件工具,如ISE (Integrated Software Environment) 或Vivado,用于设计、综合、实现和生成配置文件。 5. **JTAG配置**:详细阐述如何使用JTAG接口进行在线编程和调试。 6. **串行和并行配置**:说明这两种配置方式的优缺点,以及如何选择和实现。 7. **安全配置**:讨论如何保护配置数据不被非法复制或篡改,包括加密和版权保护机制。 8. **故障排查**:提供配置过程中可能遇到的问题及解决方案,帮助用户解决配置失败的问题。 此外,文档还可能涵盖与电源管理、时序约束、多芯片同步等相关的内容,并且强调了Xilinx对于文档使用的条款和限制,包括不得未经许可复制或分发。虽然Xilinx不保证文档的准确性或对因使用文档而产生的问题负责,但他们会根据需要随时更新文档以提供最新的信息和技术支持。 "FPGA Spartan 3 系列配置用户指南"是开发人员掌握Spartan-3 FPGA配置技术的重要参考资料,无论你是初学者还是经验丰富的工程师,都能从中获取所需的信息和指导。
2011-08-26 上传
Spartan-3 系列架构由以下五个基本的可编程功能单元组成: • 可配置逻辑模块 (CLB) 包含灵活的查找表 (LUT),这些查找表用来实现用作触发器或 锁存器的逻辑单元和存储单元。CLB 可以执行多种逻辑功能,并且可以存储数据。 • 输入 / 输出模块 (IOB) 控制器件的 I/O 引脚与内部逻辑之间的数据流。IOB 支持双向数 据流和三态操作。支持多种信号标准,包括若干高性能差分标准。包括双倍数据速率 (DDR) 寄存器。 • Block RAM 提供 18Kb 双端口模块形式的数据存储。 • 乘法器模块接受两个 18 位二进制数字作为输入,并且计算乘积。Spartan-3A DSP 系 列包括专用的 DSP 乘累加模块。 • 数字时钟管理器 (DCM) 模块为时钟信号的分配、延迟、倍频、分频和相移提供自校准 的全数字解决方案。 以 Spartan-3A 阵列为例,这些单元的组织方式如图 1-1 所示。在 Spartan-3 和 Spartan-3A/3AN/3A DSP 系列中,IOB 呈双环形交错排列在规则的 CLB 阵列周围。 Spartan-3E 平台的 IOB 呈单环形顺次排列。每列 Block RAM 由若干个 18Kb 的 RAM 模块 组成。每个 Block RAM 与一个专用乘法器关联。DCM 的定位方式是器件上端和下端各两 个,较大器件的侧边上也有 DCM。 Spartan-3 系列具有完整的内部连线网络,这些连线将所有的内部功能互连在一起,使信 号可以传送到器件的任何地方。每个功能单元都有相关的开关矩阵网络,可以实现多重的 内部互连。