FPGA學(xué)習(xí)筆記之Altera FPGA使用JIC文件配置固化教程

很多做過單片機(jī)的朋友都知 道，我們在對MCU燒寫完程序固件后，那么該程序固件就存儲在了該MCU內(nèi)部。即使MCU斷電了再重新上電，程序也能繼續(xù)運行。這是因為對MCU燒寫固件 的實質(zhì)就是將程序固件寫入到MCU的片上程序存儲器ROM中，而現(xiàn)代的大部分MCU這個ROM都是FLASH存儲器。FLASH存儲器能夠掉電保持?jǐn)?shù)據(jù)， 所以可以實現(xiàn)掉電程序不丟失。Altera或Xilinx的FPGA芯片，使用的是基于SRAM結(jié)構(gòu)的查找表，而SRAM的一大特性就是掉電數(shù)據(jù)會丟失， 當(dāng)我們使用JTAG將SRAM配置文件（.sof）配置到FPGA芯片中后，這些數(shù)據(jù)是直接存儲在SRAM結(jié)構(gòu)的查找表中的，因此，一旦芯片掉電，則 SRAM中的數(shù)據(jù)將丟失，再次上電后，SRAM中將不再有有效的數(shù)據(jù)。這也就是我們常見的，使用JTAG下載SOF固件到FPGA中后，板子重新上電，則 之前下載的固件又不在了的原因。當(dāng)我們的系統(tǒng)做穩(wěn)定后并量產(chǎn)時，當(dāng)然希望能夠永久保持電路固件，即讓FPGA上電后其查找表中就被寫入有效的數(shù)據(jù)。但是我 們又不能總是每次系統(tǒng)上電了就用JTAG去下載一次程序固件。因此，FPGA支持另外一種配置方式：主動串行配置。

?? 所謂主動串行配置，就是在FPGA芯片外部放置一片能夠掉電數(shù)據(jù)不丟失的存儲器，例如最常見的EPCS、QFLASH、并口FLASH，來存儲設(shè)計好的電 路固件。而FPGA芯片內(nèi)部，則設(shè)計了一個專用的硬件電路，在芯片剛上電的時刻就主動去讀取存儲在該存儲器中的固件，并配置到FPGA芯片的每一個 SRAM中去。通過這樣一種方式，即可在不改變FPGA芯片SRAM工藝的查找表結(jié)構(gòu)前提下，讓每次芯片上電后，都能獲得有效的配置數(shù)據(jù)。外部存儲電路配 置信息的芯片，我們稱之為配置芯片。前些年，Altera的FPGA芯片指明只能使用其公司自己發(fā)售的EPCS芯片作為外部配置器件，該EPCS芯片實質(zhì) 就是一個SPI接口的串行FLASH芯片，不過是經(jīng)過了Altera的嚴(yán)格測試，性能優(yōu)異。而近些年，隨著芯片生產(chǎn)工藝的不斷發(fā)展，很多其他廠家生產(chǎn)的 SPI接口的FLASH芯片也能夠達(dá)到EPCS的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，因此Altera就放開了該限制，并指出可以使用其他芯片廠家生產(chǎn)的SPI接口的FLASH芯 片代替EPCS。我們芯航線starter board上就使用了一片ST公司生產(chǎn)的16Mbit的串行FLASH芯片M25P16來作為配置芯片。該芯片性能優(yōu)異，完全能夠達(dá)到EPCS的性能標(biāo) 準(zhǔn)，而成本則只有相同容量的EPCS芯片的一半不到。

?? 當(dāng)我們需要將設(shè)計好的配置固件固化到該器件中時，有兩種方式，第一種方式，也就是傳統(tǒng)的方式是使用專用AS接口（與JTAG 10針接口獨立）來直接燒寫該配置芯片，該種方式需要在電路板上設(shè)置一個獨立的AS接口，占用PCB板面積。第二種方式，也是現(xiàn)在流行的方式則是通過 JTAG接口，經(jīng)由FPGA芯片間接燒寫該配置芯片。我們的開發(fā)板沒有做獨立的AS接口，因此只支持第二種燒寫方式。以下對該種燒寫方式以一個實際例子來 進(jìn)行講解說明。

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1，打開希望固化的FPGA設(shè)計工程，這里我直接打開按鍵消抖這節(jié)課的工程。

2，在quartus ii軟件中點擊File—>Convert Programming Files，如下圖所示：

3，在彈出的窗口中，Programming file type 選擇JTAG Indirect Configuration File(.jic)，Mode選擇Active Serial，Configuration device選擇EPCS16，File name默認(rèn)是output_file.jic，這里，我們養(yǎng)成良好的習(xí)慣，將其改成工程名字：key_filter.jic。

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4，在input files to convert一欄中，點擊Flash Loader一項，在右側(cè)點擊Add Device選項，如下圖所示：（溫馨提示：點擊圖片可查看高清大圖）

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?5，點擊Add Device選項后在彈出的選項卡中，選擇EP4CE10，然后點擊OK，如下圖所示：（溫馨提示：點擊圖片可查看高清大圖）

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? 6，點擊OK后會回到先前的配置頁面，此時再次鼠標(biāo)點擊SOF Data，再點擊右側(cè)的Add File，如下圖所示：（溫馨提示：點擊圖片可查看高清大圖）

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?7，在彈出的窗口中，在output files文件夾下找到“key_filter.sof”文件，點擊open，即可添加進(jìn)來，如下圖所示：（溫馨提示：點擊圖片可查看高清大圖）

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8，點擊open后，回到配置頁面，點擊Generate按鈕，如下圖所示：（溫馨提示：點擊圖片可查看高清大圖）

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9，點擊Generate按鈕后，則軟件開始轉(zhuǎn)換文件，轉(zhuǎn)換成功后彈出成功提示窗口，如下圖所示：（溫馨提示：點擊圖片可查看高清大圖）

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10，點擊OK即可，然后close窗口。

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11，打開Quartus II中的下載工具programmer，將原有的sof文件移出，重新添加key_filter.jic文件進(jìn)來，勾選programming/configuration，如下圖所示：（溫馨提示：點擊圖片可查看高清大圖）

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12，設(shè)置完成后，點擊Start（前提是下載器與開發(fā)板已經(jīng)正確連接），則軟件開始燒錄固件，整個燒錄時間大約花費20秒鐘左右。燒錄完成后，此時固件 已經(jīng)保存在了配置芯片中，但是此刻FPGA還不能運行該固件，因為當(dāng)前的固件是存在配置芯片中的，并沒有被配置到FPGA中，因此需要讓FPGA執(zhí)行一次 從配置芯片中主動配置固件的過程，方法很簡單，給開發(fā)板斷電后重新上電即可。此時，我們按下按鍵0或者按鍵1，就可以看到LED的狀態(tài)發(fā)生變化了。斷電再 上電，固件依舊保持，整個設(shè)計固化工作完成。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的FPGA学习笔记之Altera FPGA使用JIC文件配置固化教程的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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