6.2.3 FPGA的芯片配置电路设计.doc

6.2.3 altera芯片配置电路设计1. altera的配置芯片altera公司为apex、apex20k、mercury、acex1k、flex10k和flex6000系列器件提供的一些专用配置芯片如表6.2.6所示，使用这些专用配置芯片可以完成altera公司的fpga芯片配置。epc16、epc8、epc2配置芯片属于 flash memory（闪存）器件， epc1、epc1441、epc1213、epc1064和 epc1064v配置芯片基于 eprom结构。设计中需要根据fpga器件的容量，决定配置芯片的数目。适用acex, apex, flex & mercury 器件的专用配置芯片选择方案如表6.2.7所示。例如：配置一个ep20k600e器件，需要4个epc2 芯片。同理，配置一个ep1m350器件需要1个epc16或者3个epc2芯片。epc1、epc1441、epc1213、epc1064、epc1064v pdip-8封装形式如图6.2.5所示。epc2 plcc-20封装形式如图6.2.6所示。表6.2.6 altera公司的专用配置芯片芯片型号特性epc1616,000,0001-bit ，芯片工作电压3.3v。epc88,000,0001-bit ，芯片工作电压3.3v。epc21,695,6801bit，芯片工作电压5.0v或者3.3v。epc11,046,4961bit，芯片工作电压5.0v或者3.3v。epc1441440,8001bit，芯片工作电压5.0v或者3.3v。epc1213212,9421bit，芯片工作电压5.0v。epc106465,5361bit，芯片工作电压5.0v。epc1064v65,5361bit，芯片工作电压3.3v。表6.2.7 适用acex, apex, flex & mercury 器件的专用配置芯片选择方案acex, apex, flex & mercury 器件配置芯片acex, apex, flex & mercury 器件配置芯片ep20k30eepc2, epc1, 或者 epc1441epf10k50, epf10k50v, epf10k50eepc2 或者 epc1ep20k60eepc2 或者epc1epf10k70epc2 或者epc1ep20k100, ep20k100eepc2 或者 epc1epf10k100,epf10k100a, epf10k100b,epf10k100eepc2或者2个epc1 芯片ep20k160eepc2epf10k130vepc2或者2个epc1 芯片ep20k200, ep20k200e2个 epc2芯片epf10k130eepc2或者2个epc1 芯片ep20k300e2个 epc2 芯片epf10k200e2个epc2或者3个epc1 芯片ep20k400, ep20k400e3个epc2 芯片epf10k250a2个epc2或者4个epc1 芯片ep20k600e4个 epc2 芯片epf8282aepc1, epc1441,或者epc1064ep20k1000e6个epc2 芯片epf8282avepc1, epc1441,或者 epc1064vep20k1500e8个epc2 芯片epf8452aepc1, epc1441, epc1064, 或者epc1213ep1k10epc2, epc1,或者epc1441epf8636aepc1, epc1441, 或者epc1213ep1k30epc2, epc1, 或者epc1441epf8820aepc1, epc1441, 或者 epc1213ep1k50epc2或者epc1epf81188aepc1, epc1441, 或者 epc1213ep1k100epc2或者2个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 epc1441epf10k30, epf10k30aepc2, epc1, 或者 epc1441ep1m120epc2 或者epc16epf10k40epc2或者 epc1ep1m350epc16或者3个epc2芯片图6.2.5 epc1、epc1441、epc1213、epc1064、epc1064v pdip-8封装形式图6.2.6 epc2 plcc-20封装形式2. 对单个foga器件的配置 单个apex、apex20k、apex20kc、mercury、acex1k、flex10k和apex20ke及 flex6000器件的配置电路如图6.2.7所示。ps模式配置与芯片配置组合的配置电路如图6.2.8所示。图6.2.7单个fpga器件的配置电路在图6.2.7中：（1）上拉电阻应该连接到配置器件的电源端。（2）除apex20ke、apex20kc系列器件的上拉电阻为10k，其它系列器件的上拉电阻为1k。epc16、epc8和 epc2芯片的 oe和 ncs引脚端具有内部用户可配置上拉电阻，如果使用了这些引脚端的内部上拉电阻，则可以不使用外部上拉电阻。（3）ninit-conf引脚端仅对epc16、epc8和 epc2芯片有效。如果ninit-conf无效或未使用， nconfig必须直接或通过电阻连接到vcc。 （4）在epc16、epc8和epc2芯片中，ninit-conf引脚的内部上拉电阻总是有效的，因此，在ninit-conf引脚端不需要外部上拉电阻。 （5）nceo引脚端悬空。（6）为了保证 apex20ke和其它配置器件在加电时成功配置，nconfig上拉到vccint。（7）在epc16、epc8和epc2芯片中，ninit-conf引脚的内部上拉电阻总是有效的，nconfig则必须通过10k电阻连接到vccint。 （8）配置apex20ke器件时，为了隔离 1.8 v和 3.3 v电源，在apex20ke器件的nconfig引脚端与配置芯片的ninit-conf引脚端之间加一个二极管。二极管门限电压应小于等于 0.7 v，二极管使ninit-conf引脚成为开漏引脚状态，仅能驱动低电平及三态。（9）epc16、epc8和epc2芯片不能用来配置flex6000系列器件。图6.2.8 ps模式配置与芯片配置组合电路3. 对多个foga器件的配置多个apex、apex20k、apex20kc、mercury、acex1k、flex10k和apex20ke及 flex6000器件的配置电路如图6.2.9所示。图6.2.9 多个fpga器件的配置电路在图6.2.9中： （1）在进行多器件主动配置时，设计人员必须从每个设计项目的sram目标文件（.sof）中产生配置芯片的编程目标文件（.pof），即在maxplus软件的 file菜单中打开 combine programming files对话框，在该对话框中组合多个.sof文件以形成一个.pof文件。对 apex20k系列器件，quartus软件提供类似的选项，即在 quartus软件的 processing菜单中选择 compiler settings，并在 compiler settings 对话框中点击chipsdevices条，然后在devicepin option对话框中组合多个.sof文件以形成一个.pof文件。 （2）上拉电阻应该连接到配置器件的电源上。 （3）除apex20ke、apex20kc系列器件的上拉电阻为10k，其它系列器件的上拉电阻为1k。epc16、epc8和 epc2芯片的 oe和 ncs引脚端具有内部用户可配置上拉电阻，如果使用了这些引脚的内部上拉电阻，则可以不使用外部上拉电阻。 （4）epc16和epc8配置芯片不能级联。 （5）器件链中最后一个器件的 nceo引脚端悬空。 （6）ninit-conf引脚端仅对epc16、epc8和 epc2芯片有效。如果ninit-conf无效或未使用， nconfig必须直接或通过电阻连接到vcc。 （7）epc16、epc8和 epc2芯片不能应来配置 flex 6000器件。（8）为了保证 apex20ke和其它配置器件在加电时成功配置，nconfig引脚端上拉到vccint。（9）配置apex20ke器件时，为了隔离 1.8 v和 3.3 v电源，在apex20ke器件的nconfig引脚端与配置芯片的ninit-conf引脚端之间加一个二极管。二极管门限电压应小于等于 0.7 v，二极管使ninit-conf引脚端成为开漏引脚状态，仅能驱动低电平及三态。（10）在epc16、epc8和epc2芯片中，ninit-conf引脚端的内部上拉电阻总是有效的，因此，在ninit-conf引脚端不需要外部上拉电阻。4. 使用微处理器的配置电路使用微处理器配置单个apex、apex20k、apex20kc、mercury、acex1k、flex10k和apex20ke及 flex6000器件的配置电路如图6.2.10所示。使用微处理器配置多个apex、apex20k、apex20kc、mercury、acex1k、flex10k和apex20ke及 flex6000器件的配置电路如图6.2.11所示。在图6.2.10中：（1）对于apex 20ke 和apex 20kc系列器件，上拉电阻是10k。（2）对于单个器件配置，nceo引脚端不连接。在图6.2.11中：（1）上拉电阻连接到电源电压上，电源电压满足器件链所有器件规定能够接收的输入信号的要求。例如。器件链包含有5.0 v flex 10k器件和2.5v flex 10ke器件，上拉电阻将连接到5.0v电源。因为2.5v