FPGA配置详解：主动配置与被动配置方式

FPGA配置芯片是FPGA（Field-Programmable Gate Array）在应用中实现功能的关键步骤之一。与CPLD（Complex Programmable Logic Device）的下载方式不同，FPGA的配置方式更加多样化，包括主动配置（Active Serial, AS）、被动配置（Passive Serial, PS）以及JTAG配置方式。 主动配置（AS）是由FPGA自身控制配置流程，它从外部EPCS系列配置器件获取数据，如EPCS1和EPCS4，这些器件专门用于Cyclone系列FPGA。在AS模式下，FPGA处于主动地位，配置数据通过DATA0引脚进入，与DCLK输入同步，每1个时钟周期传输1位数据。 被动配置（PS）则是由外部计算机或控制器主导，通过增强型配置器件（如EPC16、EPC8、EPC4）进行。在此模式下，配置数据同样通过DATA0引脚传入，但在DCLK的上升沿锁存，同样是每1个时钟周期传输1位。 JTAG配置方式是基于IEEE Std 1149.1的业界标准，主要服务于芯片测试，但也可用于FPGA的配置。它利用JTAG接口，支持JAMSTAPL标准，可以通过Altera的下载电缆或主控器完成。在实际应用中，JTAG接口允许对多个设备进行串行测试和编程。 FPGA在运行时，其配置数据存储在内部的SRAM中，每次上电都需要重新加载。在开发阶段，通常采用PS方式，由计算机或控制器进行调试。而在生产系统中，为了实现自启动，通常采用AS方式，FPGA会从外围的专用配置芯片（如epc2、epc1、epc4、epc8、epc1441等）读取预先烧录的设计数据，这些数据通常是pof格式。 随着技术的发展，一些现代FPGA支持并行配置方式，如PPS（Parallel Passive Serial）和FPS（Fast Passive Parallel），这些方式可以显著提高配置速度，但对应的外部电路也会有所不同。此外，处理器也可以参与到配置过程中，提供更灵活的系统集成方案。 FPGA的配置方式取决于应用场景和性能需求，理解并选择合适的配置方法对于FPGA的设计和系统实现至关重要。在实际工程中，开发者需要根据设备特性、系统需求以及设计流程来选择最适合的配置策略。