FPGA的配置/加载方式

BeardRen

FPGA有多种配置/加载方式。粗略可以分为主动和被动两种。主动加载是指由FPGA控制配置流程，被动加载是指FPGA仅仅被动接收配置数据。

        最常见的被动配置模式就是JTAG下载bit文件。此模式下，主动发起操作的设备是计算机，数据通路是JTAG，FPGA会被动接收数据，根据需要的操作来进行更新FPGA配置。而上位机如何获取配置数据就非常灵活了，可能是本地运行EDA工具生成的，也可以是网络/USB存储设备获取的。

        主动配置就是FPGA在配置过程中处于主导地位，主动发起对Flash的读写，获取配置信息进行配置。

        下面利用间EDA工具自带的烧录Flash的操作为例，分析一下具体的烧录过程。

        通常情况下，完整的过程是：

        1.上位机主动发起配置，FPGA被动接收数据进行重配置，此时的配置模式是上文提到的基于JTAG的被动配置。此操作的结果是将FPGA配置为一个Flash的读写器。

        2.配置完成后，上位机开始发送/接收Flash的数据，数据通道为JTAG。FPGA通过JTAG接收到数据之后，根据需求发起对Flash的读写操作，将需要更新的数据写入Flash，完成更新。此过程是更新Flash的过程，烧录过程中Flash只收到FPGA的控制。

        3.Flash更新完毕后，在合适的时候让FPGA进行重新配置（例如重新上下电），FPGA会开始主动配置过程，从Flash中读取配置数据完成加载。

        Intel（Altera）的这种模式使用的文件后缀是jic，全称是JTAG Indirect Configuration File。直接翻译是JTAG间接配置文件。在Quartus的Programmer界面中，当添加了Jic文件之后，可以看到有一个Factory default SFL image，就是将FPGA配置为Flash控制器的镜像。

        根据配置的不同，也可以分为主动更新和被动更新两种。

        如果是被动更新，那么通常配置过程会有一个主动发起的设备，常见有mcu。这样配置过程相对容易，数据的传输、存储和读取都交给主设备操作。整个更新过程按要求更新即可，然后再合适的时间重新加载FPGA即可。FPGA本身几乎和更新过程完全隔离，所以也很容易满足需求。

        主动更新则相对麻烦。首先，Flash很可能只于FPGA有数据接口，表明Flash的读写只能从FPGA来发起；其次，由于FPGA需要发起Flash的更新写入，所以FPGA如何获取数据也是需要考虑的问题。可以参考上文，主动配置更新Flash完整过程的描述，可以看到FPGA需要一个数据通路（JTAG）接收配置数据，并实现一个Flash的读写控制器来读写Flash。更新Flash完成之后，下一次配置被触发（重新上下电）会主动发起读Flash的操作，加载配置数据完成配置。

ESCAPE

FPGA通过JTAG接收到数据之后，根据需求发起对Flash的读写操作，将需要更新的数据写入Flash，完成更新