FPGA配置模式详解：主模式、从模式与JTAG

该文档是关于FPGA开发的详细指南，主要介绍了FPGA的三种配置电路模式：主模式、从模式和JTAG模式，以及每种模式的特点和应用场景。 在FPGA开发中，配置电路的选择至关重要，因为它决定了FPGA如何获取并加载配置数据。主模式是FPGA自身控制配置过程，从外部非易失性存储器读取比特流，而从模式则需要外部设备（如处理器）提供时序控制，将数据下载到FPGA。JTAG模式主要用于调试，通过PC与FPGA的JTAG接口进行通信。 1. 主模式：在主模式下，FPGA上电后自动读取外部存储器的配置数据，包括串行和并行两种方式。例如，主串行模式、主SPIFlash串行模式、内部主SPIFlash串行模式、主BPI并行模式和主并行模式。这些模式提供了不同的位宽选择，适应不同场景需求。 2. 从模式：在从模式下，FPGA成为外部控制器的从设备，由控制器提供时钟和配置时序。从模式也有串行和并行两种，如从串行模式、JTAG模式和从并行模式。这种模式允许配置数据存放在系统内的任意位置，增加了设计的灵活性。 3. JTAG模式：JTAG（Joint Test Action Group）模式使用JTAG接口的TCLK时钟，数据通过TDI输入FPGA进行配置。虽然主要用作调试，但也能用于配置，尤其是在多片FPGA的系统中，可以通过JTAG菊花链实现资源共享。 主流FPGA厂商如Xilinx通常支持这些配置模式，以满足不同应用的需求。在设计时，需要根据系统的复杂性、功耗、速度和可靠性等因素来选择合适的配置方式。例如，主模式适合不需要外部控制的独立应用，从模式适用于需要与其他处理器协同工作的系统，而JTAG模式则在调试和测试阶段非常有用。 FPGA的配置电路设计是系统实现的关键部分，选择正确的配置模式能够优化系统性能，减少设计复杂性，并提高系统的可维护性和可扩展性。开发者应根据项目需求，深入理解各种配置模式的工作原理，以便做出最佳选择。