Реферат: ПЛИС Xilinx семейства Virtex™
2. Ввести состояние Shift-DR (SDR).
3. Выдать стандартный конфигурационный bitstream на TDI.
4. Возвратиться к состоянию Run-Test-Idle (RTI).
5. Загрузить в регистр IR команду JSTART.
6. Ввести состояние SDR.
7. Выдать ТСК для длины последовательности (длина программируемая).
8. Возвратиться к состоянию RT1.
Как отмечалось ранее, конфигурирование и обратное считывание всегда доступно в режиме периферийного сканирования. Для выборки режима необходимо подать код <101> или <001> на контакты М2, Ml, М0.
6.2. Последовательность конфигурации
Конфигурирование устройств Virtex -- процесс, состоящий из трех фаз. В первой фазе конфигурирования очищается память. Следующая фаза — загрузка данных в конфигурационную память. Наконец, активизируется логика (фаза Start-Up).
Обычно процесс конфигурирования запускается автоматически после подачи напряжения питания, однако, как будет описано далее, он может быть задержан пользователем. Конфигурационный процесс может также быть инициирован установкой активного уровня сигнала . Переход сигнала в состояние ‘1’ означает окончание фазы очистки памяти, а установка активного уровня сигнала DONE (‘1’) означает окончание процесса в целом.
Временная диаграмма для конфигурационных сигналов после подачи напряжения питания показана на Рис. 19, а соответствующие временные характеристики — в Табл. 12.
6.2.1. Задержка конфигурирования
Конфигурирование FPGA может быть задержано удержанием сигнала на контакте в, состоянии низкого логического уровня до момента готовности системы к конфигурированию. На протяжении фазы очистки конфигурационной памяти последовательность операций состоит из повторения цикла очистки памяти по всем адресам. Эти операции продолжаются до окончания одного полного цикла очистки памяти по всем адресам после установки сигнала на входе в состояние ‘1’. Таким образом, задержка процесса конфигурирования равнозначна продолжению фазы очистки памяти.
Таблица 12. Значения временных параметров при подаче питания.
Параметр |
Значение | |
min | max | |
2.0 мс | ||
100 мкс | ||
0.5 мкс | 4.0 мкс | |
300 нс |
Другой вариант — подача от источника с открытым стоком сигнала низкого уровня на вход . Источник сигнала с открытым стоком необходим потому, что контакт — двунаправленный и работает как выход, имеющий низкий логический уровень во время фазы очистки памяти. Увеличение времени удержания низкого логического уровня на этом контакте приводит, к тому, что конфигурационный автомат продолжает выполнять фазу очистки памяти. Таким образом, процесс конфигурирования задерживается, не входя в фазу загрузки данных.
6.2.2. Последовательность вхождения в штатный режим работы
При выполнении вхождения в штатный режим работы по умолчанию глобальный сигнал управления третьим состоянием (global tristate - GTS) активизируется через один цикл CCLK после перехода сигнала DONE в состояние ‘1’. Это позволяет выходам FPGA включиться надлежащим образом.
Одним циклом CCLK позже активизируются сигнал глобальной установки/сброса (Global Set/Reset — GSR) и глобального разрешения записи (Global Write Enable — GWE). Это создает условия для начала нормальной работы внутренних запоминающих элементов.
Временная диаграмма для этих событий может быть изменена. Кроме того, события GTS, GSR и GWE могут активизироваться после перехода всех выходов DONE в высокое состояние при конфигурировании множественных устройств FPGA, что позволяет начинать их работу в штатном режиме синхронно. Во время выполнения последовательности допускается включение на любой фазе паузы до момента нормального захвата следящей системы схемы автоподстройки задержки (DLL).
6.3. Формат потока конфигурационных данных
Кристаллы Virtex конфигурируются последовательной загрузкой в них фреймов данных, которые объединены в двоичный поток (bitstream). В Табл. 13 представлены объемы конфигурационной последовательности для кристаллов Virtex.
Таблица 13. Размер конфигурационной последовательности для различных микросхем семейства Virtex
Кристалл |
Конфигурационные биты |
XCV50 | 559 200 |
XCV100 | 781 216 |
XCV150 | 1 040 096 |
XCV200 | 1 335 840 |
XCV300 | 1 751 808 |
XCV400 | 2 546 048 |
XCV600 | 3 607 968 |
XCV800 | 4 715 616 |
XCV1000 | 6 127 744 |
7. Обратное считывание
Конфигурационные данные, записанные в конфигурационной памяти FPGA, могут быть считаны обратно для выполнения верификации. Наряду с этими данными возможно обратное считывание содержимого всех триггеров/защелок, LUTRAMs, BlockRAMs. Эта возможность используется для выполнения отладки проектов в реальном масштабе времени.
8. Характеристики микросхем семейства Virtex по постоянному току
В Табл. 14 приведены максимально допустимые значения параметров микросхем семейства Virtex по постоянному току.
Таблица 14. Диапазон максимально допустимых значений параметров микросхем семейства Virtex по постоянному току
Обозна-чение |
Описание | Значение | Единица измерения | |
Напряжение питания ядра относительно GND | -0.5…3.0 | В | ||
Напряжение питания выходных каскадов относительно GND | -0.5…4.0 | В | ||
Входное опорное напряжение | -0.5…3.6 | В | ||
Напряжение входного сиг-нала относительно GND |
Используя |
-0.5…3.6 | В | |
Не используя |
-0.5…5.5 | В | ||
Напряжение, прикладываемое к 3-стабильному выходу | -0.5…5.5 | В | ||
Максимальное время нарастания напряжения питания от 1 до 2.375 В | 50 | мс | ||
Температура хранения (окружающей среды) | -65…+150 | °C | ||
Максимальная температура припоя | +260 | °C | ||
Максимальная рабочая температура контактов | +125 | °C |
Внимание! Превышение максимальных значений ведет к повреждению кристалла.
В Табл. 15 приведены рекомендуемые значения параметров микросхем семейства Virtex по постоянному току.
Таблица 15. Рекомендуемые значения
Обозна-чение |
Описание | Значения | Единица измерения | |
min | max | |||
Напряжение питания ядра при =0…+85 °C (коммерческое исполнение) |
2.5 - 5% | 2.5 + 5% | В | |
Напряжение питания ядра при =0…+85 °C (промышленное исполнение) |
2.5 – 5% | 2.5 + 5% | В | |
Напряжение питания выходных каскадов при =0…+85 °C (коммерческое исполнение) |
1.4 | 3.6 | В | |
Напряжение питания выходных каскадов при =0…+85 °C (промышленное исполнение) |
1.4 | 3.6 | В | |
Время передачи входного сигнала | 250 | нс |
9. Корпуса
В Табл. 16 приведены комбинации: кристалл Virtex — корпус, и число пользовательских выводов для каждой комбинации.
Таблица 16. Корпуса.
Корпус | Максимальное число пользовательских контактов | ||||||||
XCV50 | XCV100 | XCV150 | XCV200 | XCV300 | XCV400 | XCV600 | XCV800 | XCV1000 | |
CS-144 | 94 | 94 | |||||||
TQ-144 | 98 | 98 | |||||||
PQ-240 | 166 | 166 | 166 | 166 | 166 | ||||
HQ-240 | 166 | 166 | 166 | ||||||
BG-256 | 180 | 180 | 180 | 180 | |||||
BG-352 | 260 | 260 | 260 | ||||||
BG-432 | 316 | 316 | 316 | 316 | |||||
BG-560 | 404 | 404 | 404 | 404 | |||||
FG-256 | 176 | 176 | 176 | 176 | |||||
FG-456 | 260 | 284 | 312 | ||||||
FG-676 | 404 | 444 | 444 | ||||||
FG-680 | 512 | 512 | 512 |
10. Обозначение микросхем семейства Virtex
Способ обозначения микросхем семейства Virtex показан на Рис. 20.