FPGA配置方式详解：AS, PS与JTAG技术

FPGA配置芯片是FPGA设计过程中不可或缺的关键组件，它们负责将预设的设计数据加载到FPGA器件内部，使得FPGA能够根据这些数据执行特定的功能。本文主要介绍了Altera公司FPGA配置芯片的几种常见类型及其工作原理。 首先，主动配置方式（Active Serial, AS）由FPGA本身主导配置过程。例如，Cyclone系列采用EPCS系列的配置器件（如EPCS1和EPCS4），这些器件专为AS模式设计，数据通过DATA0引脚与FPGA同步，每时钟周期传输一位数据。在配置期间，FPGA处于从属状态，而在正常工作时，配置数据存储于片内SRAM中，需在上电时重新加载。 被动配置方式（Passive Serial, PS）则是外部设备如计算机或控制器控制配置流程。常见的配置器件如EPC16、EPC8和EPC4，在PS模式下，配置数据从外部存储单元经DATA0引脚输入FPGA，并在DCLK上升沿锁存，同样每时钟周期传输一位数据。这种方式在实验系统中常用于调试，但在实际应用中，为了提高效率，通常会由FPGA主动从外围专用存储芯片获取配置数据，这些芯片存储的是以POF格式存储的设计信息。 此外，Altera还提供了针对Cyclone II系列的EPCS配置选项，这些器件同样支持串行配置，但仅限于Cyclone系列。除了基本的单比特配置，现代FPGA器件如PPS（Parallel Passive）和FPS（Fast Parallel Serial）等并行配置方式也被引入，显著提升了配置速度，但需要额外的外挂电路，并与PS配置略有不同。 值得一提的是，处理器配置如JRUNNER等也是FPGA配置的一种方式，涉及到更复杂的交互和高级功能。Altera提供的配置选项包括Passive Serial、Active Serial、Fast Passive Parallel以及Passive Parallel等，每个选项都有其适用场景和优缺点，设计者需要根据项目需求选择合适的配置方法。 总结来说，FPGA配置芯片的选择和使用对FPGA设计至关重要，不仅决定了配置的效率和灵活性，还可能影响最终产品的性能和稳定性。理解并熟练运用各种配置方式，有助于优化FPGA开发流程。