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记录FPGA_初始化_器件

南宫静远 2025-01-21 21:15:00 0

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记录FPGA_初始化_器件 记录FPGA_初始化_器件 智能

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记录FPGA_初始化_器件 记录FPGA_初始化_器件 智能
(图片来自网络侵删)

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描述

之前调试一块FPGA板卡,上电后总是无法正常事情。

征象:nSTATUS指示灯一直的闪烁,测试用的LED(FPGA的GPIO)无法点亮,即FPGA没有进入正常事情状态。

调试过程:

1、FPGA在上电后,会急速将nSTATUS配置状态管脚置成低电平,并在上电复位(POR)完成之后开释它,将它置为高电平。
作为配置状态输出管脚,在配置过程中如果有任何一个缺点发生了,则nSTATUS脚会被置低。

nSTATUS一直的闪烁(低电平点亮),解释FPGA没有配置成功。

2、为进一步确定缘故原由,丈量FPGA的CONF_DONE引脚。
上电后,创造CONF_DONE引脚始终为低。
正常情形下,在配置过程中该引脚会被置为低电平,一旦配置数据精确的吸收完成,FPGA则进入初始化周期和用户模式,并将CONF_DONE开释,其变为高电平。
因此,进一步确定了FPGA没有配置成功。

3、丈量FPGA干系配置引脚阻抗,创造CONF_DONE引脚对地阻抗为600欧旁边,对VCC_3.3V阻抗为1.26k欧旁边;正常时对地和对VCC_3.3V阻抗约为9.88k欧和10.85k欧。
去掉上拉电阻(10k)后再次丈量,对地和对3.3V阻抗为634欧和1.74k欧,正常应都为5.75M欧旁边。

4、因此,确定FPGA内部配置电路已破坏。
哎,可惜了FPGA芯片啊。

附:FPGA之分外管脚

1. I/O, ASDO

在AS 模式下是专用输出脚,在PS 和JTAG 模式下可以当I/O 脚来用。
在AS 模式下,这个脚是CII 向串行配置芯片发送掌握旗子暗记的脚。
也是用来从配置芯片中读配置数据的脚。
在AS 模式下,ASDO 有一个内部的上拉电阻,一贯有效,配置完成后,该脚就变成三态输入脚。
ASDO 脚直接接到配置芯片的ASDI 脚(第5 脚)。

2. I/O, nCSO

在AS 模式下是专用输出脚,在PS 和JTAG 模式下可以当I/O 脚来用.在AS 模式下,这个脚是CII 用来给表面的串行配置芯片发送的使能脚。
在AS 模式下,ASDO 有一个内部的上拉电阻,一贯有效。
这个脚是低电平有效的。
直接接到配置芯片的/CS 脚(第1 脚)。

3. I/O, CRC_ERROR

当缺点检测CRC 电路当选用时,这个脚就被作为CRC_ERROR 脚,如果不用默认就用来做I/O。
但要把稳,这个脚是不支持漏极开路和反向的。
当它作为CRC_ERROR 时,高电平输出则表示涌现了CRC 校验缺点(在配置SRAM 各个比特时涌现了缺点)。
CRC 电路的支持可以在setting 中加上。
这个脚一样平常与nCONFIG 脚合营起来用。
即如果配置过程出错,重新配置.

4. I/O, CLKUSR

当在软件中打开Enable User-supplled start-up clock(CLKUSR)选项后,这个脚就只可以作为用户供应的初始化时钟输入脚。
在所有配置数据都已经被吸收后,CONF_DONE 脚会变成高电平,CII 器件还须要299 个时钟周期来初始化寄存器,I/O 等等状态,FPGA 有两种办法,一种是用内部的晶振(10MHz),另一种便是从CLKUSR 接进来的时钟(最大不能超过100MHz)。
有这个功能,可以延缓FPGA 开始事情的韶光,可以在须要和其它器件进行同步的分外运用中用到。

5. I/O, VREF

用来给某些差分标准供应一个参考电平。
没有用到的话,可以当成I/O 来用。

6. DATA0

专用输入脚。
在AS 模式下,配置的过程是:Cyclone将nCSO 置低电平,配置芯片被使能。
Cyclone然后通过DCLK 和ASDO 合营操作,发送操作的命令,以及读的地址给配置芯片。
配置芯片然后通过DATA 脚给Cyclone发送数据。
DATA 脚就接到Cyclone的DATA0 脚上。
Cyclone吸收完所有的配置数据后,就会开释CONF_DONE 脚(即不逼迫使CONF_DONE 脚为低电平),CONF_DONE 脚是漏极开路(Open-Drain)的。
这时候,由于CONF_DONE 在外部会接一个10K 的电阻,以是它会变成高电平。
同时,Cyclone就停滞DCLK 旗子暗记。
在CONF_DONE 变成高电平往后(这时它又相称于变成一个输入脚),初始化的过程就开始了。
以是,CONF_DONE 这个脚表面一定要接一个10K 的电阻,以担保初始化过程可以精确开始。
DATA0,DCLK,NCSO,ASDO 脚上都有微弱的上拉电阻,且一贯有效。
在配置完成后,这些脚都会变成输入三态,并被内部微弱的上拉电阻将电平置为高电平。
在AS 模式下,DATA0就接到配置芯片的DATA(第2 脚)。

7. DCLK

PS 模式下是输入,AS 模式下是输出。
在PS 模式下,DCLK 是一个时钟输入脚,是外部器件将配置数据传送给FPGA 的时钟。
数据是在DCLK 的上升沿把数据,在AS 模式下,DCLK脚是一个时钟输出脚,便是供应一个配置时钟。
直接接到配置芯片的DCLK 脚上去(第6脚)。
无论是哪种配置模式,配置完成后,这个脚都会变成三态。
如果外接的是配置器件,配置器件会置DCLK 脚为低电平。
如果利用的是主控芯片,可以将DCLK 置高也可以将DCLK 置低。
配置完成后,触发这个脚并不会影响已配置完的FPGA。
这个脚带了输入Buffer,支持施密特触发器的磁滞功能。

8. nCE

专用输入脚。
这个脚是一个低电平有效的片选使能旗子暗记。
nCE 脚是配置使能脚。
在配置,初始化以及用户模式下,nCE 脚必须置低。
在多个器件的配置过程中,第一个器件的nCE 脚要置低,它的nCEO 要连接到下一个器件的nCE 脚上,形成了一个链。
nCE 脚在用JTAG编程模式下也须要将nCE 脚置低。
这个脚带了输入Buffer,支持施密特触发器的磁滞功能。

9. nCONFIG

专用的输入管脚。
这个管脚是一个配置掌握输入脚。
如果这个脚在用户模式下被置低,FPGA就会丢失掉它的配置数据,并进入一个复位状态,并将所有的I/O 脚置成三态的。
nCONFIG从低电平跳变到高电平的过程会初始化重配置的过程。
如果配置方案采取增强型的配置器件或EPC2,用户可以将nCONFIG 脚直接接到VCC 或到配置芯片的nINIT_CONF 脚上去。
这个脚带了输入Buffer,支持施密特触发器的磁滞功能。
实际上,在用户模式下,nCONFIG旗子暗记便是用来初始化重配置的。
当nCONFIG 脚被置低后,初始化进程就开始了。
当nCONFIG脚被置低后,CII 就被复位了,并进入了复位状态,nSTATUS 和CONF_DONE 脚被置低,所有的I/O 脚进入三态。
nCONFIG 旗子暗记必须至少保持2us。
当nCONFIG 又回到高电平状态后,nSTATUS 又被开释。
重配置就开始了。
在实际运用过程中可以将nCONFIG 脚接一个10K 的上拉电阻到3.3V.

10. DEV_OE

I/O 脚或全局I/O 使能脚。
在Quartus II 软件中可以使能DEV_OE 选项(Enable Device-wideoutput Enable),如果使能了这一个功能,这个脚可以当全局I/O 使能脚,这个脚的功能是,如果它被置低,所有的I/O 都进入三态。

11. INIT_DONE

I/O 脚或漏极开路的输出脚。
当这个脚被使能后,该脚上从低到高的跳变指示FPGA 已经进入了用户模式。
如果INIT_DONE 输出脚被使能,在配置完成往后,这个脚就不能被用做用户I/O 了。
在QuartusII 里面可以通过使能Enable INIT_DONE 输出选项使能这个脚。

12. nCEO

I/O 脚或输出脚。
当配置完成后,这个脚会输出低电平。
在多个器件的配置过程中,这个脚会连接到下一个器件的nCE 脚,这个时候,它还须要在表面接一个10K 的上拉电阻到Vccio。
多个器件的配置过程中,末了一个器件的nCEO 可以浮空。
如果想把这个脚当成可用的I/O,须要在软件里面做一下设置。
其余,就算是做I/O,也要等配置完成往后。

13. nSTATUS

这是一个专用的配置状态脚。
双向脚,当它是输出脚时,是漏极开路的。
在上电之后,FPGA急速将nSTATUS 脚置成低电平,并在上电复位(POR)完成之后,开释它,将它置为高电平。
作为状态输出脚时,在配置过程中如果有任何一个缺点发生了,nSTATUS 脚会被置低。
作为状态输入脚时,在配置或初始化过程中,外部掌握芯片可以将这个脚拉低,这时候FPGA就会进入缺点状态。
这个脚不能用作普通I/O 脚。
nSTATUS 脚必须上拉一个10K 欧的电阻。

14. CONF_DONE

这是一个专用的配置状态脚。
双向脚,当它是输出脚时,是漏极开路的。
当作为状态输出脚时,在配置之前和过程中,它都被置为低电平。
一旦配置数据吸收完成,并且没有任何缺点,初始化周期一开始,CONF_DONE 就会被开释。
当作为状态输入脚时,在所有数据都被吸收后,要将它置为高电平。
之后器件就开始初始化再进入用户模式。
它不可以用作普通I/O来用。
这个脚外成也必须接一个10K 欧的电阻。

15. MSEL[1:0]

这些脚要接到零或电源,表示高电平或低电平。
00 表示用AS 模式,10 表示PS 模式, 01是FAST AS 模式.如果用JTAG 模式,就把它们接00, JTAG 模式跟MSEL 无关,即用JTAG模式,MSEL 会被忽略,但是由于它们不能浮空,以是都建议将它接到地。

16 DEV_CLRn

I/O 或全局的清零输入端。
在QuartusII 里面,如果选上Enable Device-Wide Reset(DEV_CLRn)这个功能。
这个脚便是全局清零端。
当这个脚被置低,所有的寄存器都会被清零。
这个脚不会影响到JTAG 的边界扫描或编程的操作。

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