6.2.3 FPGA的芯片配置電路設計

1、6.2.3 altera芯片配置電路設計1. altera的配置芯片altera公司為apex、apex20k、mercury、acex1k、flex10k和flex6000系列器件提供的一些專用配置芯片如表6.2.6所示，使用這些專用配置芯片可以完成altera公司的fpga芯片配置。epc16、epc8、epc2配置芯片屬于 flash memory（閃存）器件， epc1、epc1441、epc1213、epc1064和 epc1064v配置芯片基于 eprom結構。設計中需要根據fpga器件的容量，決定配置芯片的數目。適用acex, apex, flex & mercury 器件的專用

2、配置芯片選擇方案如表6.2.7所示。例如：配置一個ep20k600e器件，需要4個epc2 芯片。同理，配置一個ep1m350器件需要1個epc16或者3個epc2芯片。epc1、epc1441、epc1213、epc1064、epc1064v pdip-8封裝形式如圖6.2.5所示。epc2 plcc-20封裝形式如圖6.2.6所示。表6.2.6 altera公司的專用配置芯片芯片型號特性epc1616,000,0001-bit ，芯片工作電壓3.3v。epc88,000,0001-bit ，芯片工作電壓3.3v。epc21,695,6801bit，芯片工作電壓5.0v或者3.3v。epc1

3、1,046,4961bit，芯片工作電壓5.0v或者3.3v。epc1441440,8001bit，芯片工作電壓5.0v或者3.3v。epc1213212,9421bit，芯片工作電壓5.0v。epc106465,5361bit，芯片工作電壓5.0v。epc1064v65,5361bit，芯片工作電壓3.3v。表6.2.7 適用acex, apex, flex & mercury 器件的專用配置芯片選擇方案acex, apex, flex & mercury 器件配置芯片acex, apex, flex & mercury 器件配置芯片ep20k30eepc2, epc1, 或者 epc144

4、1epf10k50, epf10k50v, epf10k50eepc2 或者 epc1ep20k60eepc2 或者epc1epf10k70epc2 或者epc1ep20k100, ep20k100eepc2 或者 epc1epf10k100,epf10k100a, epf10k100b,epf10k100eepc2或者2個epc1 芯片ep20k160eepc2epf10k130vepc2或者2個epc1 芯片ep20k200, ep20k200e2個 epc2芯片epf10k130eepc2或者2個epc1 芯片ep20k300e2個 epc2 芯片epf10k200e2個epc2或者3個

5、epc1 芯片ep20k400, ep20k400e3個epc2 芯片epf10k250a2個epc2或者4個epc1 芯片ep20k600e4個 epc2 芯片epf8282aepc1, epc1441,或者epc1064ep20k1000e6個epc2 芯片epf8282avepc1, epc1441,或者 epc1064vep20k1500e8個epc2 芯片epf8452aepc1, epc1441, epc1064, 或者epc1213ep1k10epc2, epc1,或者epc1441epf8636aepc1, epc1441, 或者epc1213ep1k30epc2, epc1,

6、 或者epc1441epf8820aepc1, epc1441, 或者 epc1213ep1k50epc2或者epc1epf81188aepc1, epc1441, 或者 epc1213ep1k100epc2或者2個epc1 芯片epf81500aepc1 或者epc1441epf10k10, epf10k10aepc2, epc1,或者 epc1441epf6010aepc1 或者epc1441epf10k20epc2, epc1, 或者 epc1441epf6016, epf6016aepc1 或者 epc1441epf10k30eepc2 或者epc1epf6024aepc1 or ep

7、c1441epf10k30, epf10k30aepc2, epc1, 或者 epc1441ep1m120epc2 或者epc16epf10k40epc2或者 epc1ep1m350epc16或者3個epc2芯片圖6.2.5 epc1、epc1441、epc1213、epc1064、epc1064v pdip-8封裝形式圖6.2.6 epc2 plcc-20封裝形式2. 對單個foga器件的配置 單個apex、apex20k、apex20kc、mercury、acex1k、flex10k和apex20ke及 flex6000器件的配置電路如圖6.2.7所示。ps模式配置與芯片配置組合的配置電路

8、如圖6.2.8所示。圖6.2.7單個fpga器件的配置電路在圖6.2.7中：（1）上拉電阻應該連接到配置器件的電源端。（2）除apex20ke、apex20kc系列器件的上拉電阻為10k，其它系列器件的上拉電阻為1k。epc16、epc8和 epc2芯片的 oe和 ncs引腳端具有內部用戶可配置上拉電阻，如果使用了這些引腳端的內部上拉電阻，則可以不使用外部上拉電阻。（3）ninit-conf引腳端僅對epc16、epc8和 epc2芯片有效。如果ninit-conf無效或未使用， nconfig必須直接或通過電阻連接到vcc。 （4）在epc16、epc8和epc2芯片中，ninit-conf

9、引腳的內部上拉電阻總是有效的，因此，在ninit-conf引腳端不需要外部上拉電阻。 （5）nceo引腳端懸空。（6）為了保證 apex20ke和其它配置器件在加電時成功配置，nconfig上拉到vccint。（7）在epc16、epc8和epc2芯片中，ninit-conf引腳的內部上拉電阻總是有效的，nconfig則必須通過10k電阻連接到vccint。 （8）配置apex20ke器件時，為了隔離 1.8 v和 3.3 v電源，在apex20ke器件的nconfig引腳端與配置芯片的ninit-conf引腳端之間加一個二極管。二極管門限電壓應小于等于 0.7 v，二極管使ninit-con

10、f引腳成為開漏引腳狀態(tài)，僅能驅動低電平及三態(tài)。（9）epc16、epc8和epc2芯片不能用來配置flex6000系列器件。圖6.2.8 ps模式配置與芯片配置組合電路3. 對多個foga器件的配置多個apex、apex20k、apex20kc、mercury、acex1k、flex10k和apex20ke及 flex6000器件的配置電路如圖6.2.9所示。圖6.2.9 多個fpga器件的配置電路在圖6.2.9中： （1）在進行多器件主動配置時，設計人員必須從每個設計項目的sram目標文件（.sof）中產生配置芯片的編程目標文件（.pof），即在maxplus軟件的 file菜單中打開 co

11、mbine programming files對話框，在該對話框中組合多個.sof文件以形成一個.pof文件。對 apex20k系列器件，quartus軟件提供類似的選項，即在 quartus軟件的 processing菜單中選擇 compiler settings，并在 compiler settings 對話框中點擊chipsdevices條，然后在devicepin option對話框中組合多個.sof文件以形成一個.pof文件。 （2）上拉電阻應該連接到配置器件的電源上。 （3）除apex20ke、apex20kc系列器件的上拉電阻為10k，其它系列器件的上拉電阻為1k。epc16、e

12、pc8和 epc2芯片的 oe和 ncs引腳端具有內部用戶可配置上拉電阻，如果使用了這些引腳的內部上拉電阻，則可以不使用外部上拉電阻。 （4）epc16和epc8配置芯片不能級聯。 （5）器件鏈中最后一個器件的 nceo引腳端懸空。 （6）ninit-conf引腳端僅對epc16、epc8和 epc2芯片有效。如果ninit-conf無效或未使用， nconfig必須直接或通過電阻連接到vcc。 （7）epc16、epc8和 epc2芯片不能應來配置 flex 6000器件。（8）為了保證 apex20ke和其它配置器件在加電時成功配置，nconfig引腳端上拉到vccint。（9）配置ape

13、x20ke器件時，為了隔離 1.8 v和 3.3 v電源，在apex20ke器件的nconfig引腳端與配置芯片的ninit-conf引腳端之間加一個二極管。二極管門限電壓應小于等于 0.7 v，二極管使ninit-conf引腳端成為開漏引腳狀態(tài)，僅能驅動低電平及三態(tài)。（10）在epc16、epc8和epc2芯片中，ninit-conf引腳端的內部上拉電阻總是有效的，因此，在ninit-conf引腳端不需要外部上拉電阻。4. 使用微處理器的配置電路使用微處理器配置單個apex、apex20k、apex20kc、mercury、acex1k、flex10k和apex20ke及 flex6000器件的配置電路如圖6.2.10所示。使用微處理器配置多個apex、apex20k、apex20kc、mercury、acex1k、flex10k和apex20ke及 flex6000器件的配置電路如圖6.2.11所示。在圖6.2.10中：（1）對于apex 20ke 和apex 20kc系列器件，上拉電阻是10k。（2）對于單個器件配置，nceo引腳端不連接。在圖6.2.11中：（1）上拉電阻連接到電源電壓上，電源電壓滿足器件鏈所有器件規(guī)定能夠接收的輸入信號的要求。例如。器件鏈包含有5.0 v flex 10k器件和2.5v flex 10ke器件，上拉電阻將連接到5.0v電源。因為2.5v