5.5.4 从串装备形式
在串行形式下，需求微处理器或微操控器等外部主机经过同步串行接口将装备数据串行写入FPGA芯片，其形式挑选信号M[2:0]=3’b111。典型的Spartan 3E系列FPGA单片装备电路如图5.5.11所示。DIN输入管脚的串行装备数据需求在外部时钟CCLK 信号前有满足的树立时刻。其间单片FPGA 芯片构成了完好的JTAG链，仅用来测验芯片状况，以及支撑JTAG 在线调试形式，与从串装备形式没有关系。外部主机经过下拉PROG_B发动装备并检测INIT_B 电平，当INIT_B 为高时，标明FPGA 做好预备，开端接纳数据。此刻，主机开端供给数据和时钟信号直到FPGA 装备结束且DONE 管脚为高，或许INIT_B 变低标明产生装备过错才中止。整个进程需求比装备文件巨细更多的时钟周期，这是因为部分时钟用于时序树立，特别当FPGA 被装备为等候DCM锁存其时钟输入。
图5-32 FPGA从串装备电路示意图
此外，从串装备形式也可装备多片FPGA芯片，典型的两片Spartan 3E系列FPGA的从串装备电路如图5-33所示。一切芯片的CCLK信号都有主控设备供给，接近主控设备的FPGA要充任桥梁的效果，将装备数据转发到第二个FPGA芯片。能够看到选用从串装备的优点首要在于节约电路板面积，并使得体系具有更大的灵活性。
图5-33 多片FPGA从串形式装备电路
5.5.5 JTAG装备形式
1．JTAG装备电路
赛灵思公司的FPGA芯片具有IEEE 1149.1/1532协议所规则的JTAG接口，只需FPGA上电，不管形式挑选管脚M[2:0] 的电平，都可用选用该装备形式。可是将形式装备管脚设置为JTAG形式，即M[2:0]=3’b101时，FPGA芯片上电后或许PROG_B管脚有低脉冲呈现后，只能经过JTAG形式装备。JTAG形式不需求额定的掉电非易失存储器，因而经过其装备的比特文件在FPGA断电后即丢掉，每次上电后都需求重新装备。因为JTAG形式已更改，装备效率高，是项目研制阶段必不可少的装备形式。典型的Spartan 3E系列芯片的JTAG装备电路如图5-34所示。
图5-34 JTAG形式装备电路示意图
5.5.6 System ACE装备计划
跟着FPGA成为体系级处理计划的中心，大型、杂乱设备常需求多片大规模的FPGA。假如运用PROM进行装备，需求很大的PCB面积和昂扬的本钱，因而许多情况下都运用微处理由从形式装备FPGA芯片，但该装备计划简单呈现总线竞赛且延长了体系发动时刻。为了处理大规模FPGA的装备问题，赛灵思公司推出了体系级的System ACE(Advanced ConfiguraTIon Environment) 处理计划。
System ACE可在一个体系内，甚至在多个板上，对赛灵思的一切FPGA进行装备，运用Flash存储卡或微硬盘保存装备数据，经过System ACE操控器把数据装备到FPGA中。现在，System ACE有System ACE
CF(Compact Flash)、System ACE SC(Soft Controller) 以及System ACE MPM(MuTI-Package Module) 三种。读者需求留意的是：System ACE SC/MPM 是和System ACE CF 独立的处理计划。典型的ACE 接口以及体系组成如图5-35 所示。
图5-35 典型的ACE接口以及体系组成示意图
1．System ACE CF处理计划
System ACE CF的中心是System ACE CF存储设备和System ACE操控器芯片。System ACE CF存储设备包含赛灵思的ACE Flash卡或其它厂家的Compact Flash卡以及IBM的微硬盘。Compact Flash卡的容量为32MB~4GB，微硬盘的容量为2GB~6GB，至少可装备数百片FPGA芯片。
System ACE CF操控器供给了存储单元和FPGA器材之间的接口，PC和存储器的规范JTAG接口。操控器芯片默许的装备形式也是经过鸿沟扫描的方法将数据装备到FPGA 链中，相同可由鸿沟扫描链的测验和编程接口来辅佐进行体系原形的调试，其首要特色有：
– 支撑赛灵思一切FPGA芯片的装备；
– 以最小的PC板空间完结多达8Gb的装备 ；
– 包含高达152Mbps的装备速率；
– 运用带有嵌入式处理器核的FPGA进行体系调理；
– 办理多个比特流( 悉数或部分)，并按需求对其进行激活；
– 包含处理器核初始化；
– 软件存储加密；
– 可移动存储器材；
– 降低了定制装备体系的本钱，支撑大多数 CompactFlash卡，包含Microdrive单元；包含内置式微处理器接口，能够直接调整FPGA装备；开释规划资源。
图5-36 System ACE CF装备电路示意图
Compact Flash接口是ACE操控器的要害接口，可衔接Compact Flash卡、规范的Compact Flash模块以及IBM微硬盘。Compact Flash能够进行拆开，因而对存储内容进行修正和晋级以及替换容量都十分便利。Compact Flash接口由Compact Flash操控器和Compact Flash裁定器两部分组成。由System ACE CF装备FPGA的接口电路如图5-36所示。
2．System ACE SC处理计划
System ACE SC为用户供给了自主性，用户能够自由地挑选每一部分的元件，可将其置于电路板的任何方位，且一切的功用在一个独立的FPGA中完结，并不需求整合其他组件。System ACE SC有4个首要接口：鸿沟扫描JTAG接口、体系操控接口、Flash存储器接口以及FPGA 接口，如图5-37所示。
图5-37 System ACE SC接口示意图
其间JTAG接口首要供给鸿沟扫描测验和对具有JTAG接口的Flash存储器通讯；Flash接口首要和外边的Flash芯片通讯，读取存储器内的内容以及对存储器进行编程；体系操控接口首要供给输入时钟、装备操控信号和装备状况信号等；FPGA 接口首要用于装备FPGA，可经过从串、从并以及Selec tMAP等装备形式。
System ACE SC和System ACE CF的首要差异在于，System ACE SC的操控器是一个软核逻辑，而不是芯片，需求和规划一同下载到FPFA中。其他差异如表5-4所列。
表5-4 System ACE CF和System ACE SC的差异
典型的System ACE SC 装备电路如图5-38 所示。
图5-38 System ACE SC装备电路示意图
3．System ACE MPM处理计划
System ACE MPM是一个整合的组件处理计划，包含FPGA和PROM组成的装备操控组件和一个Flash存储组件，并封装为一个模块，经过尽可能少的组件来完结装备电路。赛灵思公司有16M、32M 以及64M位低密度的System ACE MPM。System ACE MPM 有4 个首要接口，和System ACE SC 的接口相同，其特征和功用也与System ACE SC 相同。二者的差异在于：System ACE MPM 封装了整个装备模块，而System ACE SC 答应用户自行装备，其接口电路如图5-39 所示。
图5-39 System ACE MPM接口电路示意图
System ACE MPM是赛灵思公司第一个支撑位流紧缩的装备计划，支撑多种装备形式，一起可多达8个FPGA链的从串装备形式和多达4个FPGA的Select MAP装备形式，最大装备速率为152Mbps，一起又可最大极限地减小电路板空间和连线。典型的System ACE MPM 装备电路如图5-40所示。总归，System ACE技能简化了大型FPGA 体系的装备计划，令开发人员将精力首要会集在体系功能的进步和开发时刻的缩短。
图5-40 System ACE MPM装备电路示意图
