Altera器件编程与配置

第5章Altera器件编程与配置第5章Altera器件编程与配置5.1Altera器件的命名5.2PLD器件测试电路板5.3ByteBlaster并口下载电缆5.4ByteBlasterMV并口下载电缆5.5MasterBlaster串行USB通信电缆5.6BitBlaster串行下载电缆5.7FPGA的芯片配置第5章Altera器件编程与配置5.1Altera器件的命名图5.1和图5.2给出了Altera公司各个系列的PLD器件以及配置器件命名方法。有关器件的具体封装形式、引脚数目、速度等级、工作温度、工作电压等性能参数，请参阅本书第2章和所附的光盘。若想获得更新的器件信息，请浏览Altera公司的网站（），也可与器件销售商联系。第5章Altera器件编程与配置图5.1APEX20K、APEX20KE、FLEX、ACEX1K、MAX、Classic系列器件和配置芯片的命名方法EP:APEX20K,APEX20KE,ACEX1K,ClassicEPF:FLEX10K,FLEX6000,FLEX8000EPC:配置芯片EPM:MAX7000,MAX3000,MAX9000C:民用品温度（0℃～70℃）I:工业品温度（－40℃～85℃）Ball-gridarray(BGA)Ceramicdualin-linepackage(CerDIP)FineLineBGA(FBGA)Ceramicpin-gridarray(PGA)PlasticJ-leadchipcarrier(PLCC)Plasticdualin-linepackage(PDIP)Plasticquadflatpack(PQFP)Powerquadflatpack(RQFP)Plasticsmall-outlineintegratedcircuit(SOIC)Thinquadflatpack(TQFP)UltraFineLineBGA(UBGA)B:D:F:G:L:P:Q:R:S:T:U:20K100,20K200,20K400,20K30E,20K60E,20K100E,20K160E,20K200E,20K300E,20K400E,20K600E,20K1000E,20K1500E,1K10,1K30,1K50,1K100,600I,610,610I,900I,910,910I,1800I,181010K10,10K20,10K30,10K40,10K50,10K70,10K100,10K50V,10K130V,10K10A,10K30A,10K100A,10K250A,10K30E,10K50E,10K100E,10K130E,10K200E,10K50S,10K200S,10K100B,6016,6010A,6016A,6024A,8282A,8282AV,8452A,8636A,8820A,81188A,81500A1064,1064V,1213,1441,1,2,4,8,167032,7064,7096,7032S,7064S,7128S,7160S,7192S,7256S,7128A,7256A,7032AE,7064AE,7128AE,7256AE,7512AE,7032B,7064B,7128B,7256B,7512B,3032A,3064A,3128A,3256A,9320,9400,9480,9560,9320A,9560AEP:EPF:EPC:EPM:装载架带有ClockLock和ClockBoost的FLEX10K器件工程样片固定编程算法特殊的包装发货方式，主要针对MAX7000器件在所选器件上的特殊的PCI一致性器件永久地设置成Turbo（高速）模式带有PLL和LVD的APEX20K,APEX20KE,FLEX10K和FLEX10KE器件C:DX:ES:F:H:P:T:X:表示特殊的器件选项或发货方式封装形式工作温度引脚数目速度等级可选后缀器件类型10K100EBC356－1X器件系列EPF第5章Altera器件编程与配置图5.2APEX20KC、APEXⅡ、Mercury、Excalibur和Stratix系列器件的命名方法EP:APEX20KCEP2A:APEXIIEPXA:基于ARM的ExcaliburEPXM:基于MIPS的ExcaliburEP1M:MercuryEP:20K200C,20K400C,20K600C,20K1000C,20K1500CEP2A:15,25,40,70,90EPXA:1,4,10EPXM:1,4,10EP1M:120,350B:Ball-gridarray(BGA)F:FineLineBGA(FBGA)C:民用品温度（0℃～70℃）I:工业品温度（－40℃～85℃）表示特殊的器件选项或发货方式A:铝处理ES:工程样片EP1S:StratixEP1S:10,20，25，30，40，60，80，120器件系列EP1M120F484C7A器件类型封装形式引脚数目工作温度速度等级可选后缀第5章Altera器件编程与配置5.2PLD器件测试电路板器件的封装形式是设计人员必须要考虑的一个问题。大容量的PLD器件的封装一般采用表面贴装形式，这种封装可以减小芯片占用PCB板的面积，提高系统的稳定性。许多表贴器件的引脚间距非常小，这就使得PCB板的设计、制造和芯片的测试变得十分复杂，开发成本很高。第5章Altera器件编程与配置一种解决办法是针对某一种常用的PLD器件制作一块测试电路板，将器件的所有I/O引脚连接到外接端子上，输入信号可以通过外接端子引入到器件中，器件的输出信号也可以从外接端子上获得。同时在板子上设置JTAG接口，通过下载电缆或PROM对PLD器件进行配置。Altera公司在提供各种PLD器件的同时，也向用户提供相应的器件测试评估电路板或DEMO板，用以对PLD器件进行性能测试。用户的设计电路可以直接在DEMO板上进行验证。第5章Altera器件编程与配置用户也可根据需要，自己设计制作PLD器件的测试电路板。测试电路板可以作为一个测试工具箱，通过它完成器件的下载和设计验证。图5.3给出了作者制作的EPF10K10LC84器件测试电路板的实物照片，虽然看起来很简单，但却非常实用。设计仿真完成以后，就可以利用测试电路板进行器件的配置，然后进行测试，测试通过后，再根据实际需要设计制作PCB板。测试电路板可以降低设计开发的风险和成本，缩短开发时间。第5章Altera器件编程与配置图5.3EPF10K10LC84FPGA芯片测试电路板第5章Altera器件编程与配置5.3ByteBlaster并口下载电缆针对PLD器件不同的内部结构，Altera公司提供了不同的器件配置方式。Altera可编程逻辑器件的配置可通过编程器、JATG接口在线编程及Altera在线配置等三种方式进行。在本书第3章的3.2节MAX+PLUSⅡ开发软件和3.3节QuartusⅡ开发软件中的最后一小节都是讨论器件编程的，分别介绍了利用MAX+PLUSⅡ和QuartusⅡ进行编程配置的软件操作过程。第5章Altera器件编程与配置Altera器件编程的连接硬件包括ByteBlaster并口下载电缆，ByteBlasterMV并口下载电缆，MasterBlaster串行/USB通信电缆，BitBlaster串口下载电缆。Altera提供EPC1、EPC2、EPC16和EPC1441等PROM配置芯片。这里分别介绍它们的原理及电路连接关系。第5章Altera器件编程与配置5.3.1原理与连接ByteBlaster并口下载电缆是一种连接到PC机25针标准口（LPT口）的硬件接口产品。它既可以对FLEX10K、FLEX8000和FLEX6000进行配置，也可以对MAX9000（包括MAX9000A）、MAX7000S和MAX7000A进行编程。ByteBlaster为在线可编程逻辑器件提供了一种快速而廉价的配置方法。设计人员的最新设计可以直接通过ByteBlaster下载电缆随时下载到芯片中去，因此设计的样品能很快完成。并口下载电缆的连接如图5.4所示。第5章Altera器件编程与配置图5.4并口下载电缆连接示意图PC机25针标准并口PCB插座ByteBlaster电缆PC机25针标准并口ByteBlaster电缆PCB插座第5章Altera器件编程与配置1.下载模式ByteBlaster电缆提供两种下载模式：·被动串行模式（PS）——用于配置FLEX10K、FLEX8000和FLEX6000系列器件；·JTAG模式——具有工业标准的JTAG边界扫描测试电路（符合IEEE1149.1-1990标准），用于配置FLEX10K或对MAX9000、MAX7000S和MAX7000A系列器件进行编程。第5章Altera器件编程与配置2.连接ByteBlaster与PC机并口相连的是25针插头，与PCB电路板相连的是10针插座。数据从PC机并口通过ByteBlaster电缆下载到电路板。第5章Altera器件编程与配置利用ByteBlaster下载电缆配置/编程3.3V器件（如FLEX10KA、MAX7000A器件）时，要将电缆的VCC脚连到5.0V电源，而器件的VCC脚连到3.3V电源。FLEX10KA和MAX7000A器件能够耐压到5.0V，因此，ByteBlaster电缆的5.0V输出不会对3.3V器件造成损害，但5.0V电源中应该连接上拉电阻。第5章Altera器件编程与配置1）25针插头ByteBlaster与PC机并口相连的是25针插头，在PS模式下和在JTAG模式下的引脚信号名称是不同的，如表5.1所示。ByteBlaster下载电缆原理图如图5.5所示。第5章Altera器件编程与配置表5.1ByteBlaster25针插头的引脚信号名称引脚PS模式下的信号名称JTAG模式下的信号名称2DCLKTCK3nCONF工GTMS8DATA0TD工llCONF—DONETDO13nSTATUSNC15GNDGND18～25GNDGND第5章Altera器件编程与配置图5.5ByteBlaster原理图1G2G1A11A21A31A42A12A22A32A4VCCGND1Y11Y21Y31Y42Y12Y22Y32Y4GND74LS244VCCGNDGND2，10519R5R6R7R1R37318～2515131112107983214R4R2连接25针插头4VCC33333333333333连接10针插座GND注：所有电阻均为33。第5章Altera器件编程与配置图5.6ByteBlaster10针插头尺寸示意图信号线注：所有尺寸均为英寸0.2500.2500.1000.0250.700信号线注：所有尺寸均为英寸0.425第5章Altera器件编程与配置2）10针插座10针插座是与包含目标器件的PCB板上的10针插头连接的，其尺寸示意图如图5.6所示。表5.2列出了在PS模式下和在JTAG模式下的引脚信号名称。第5章Altera器件编程与配置表5.2ByteBlaster10针插座的引脚信号名称引脚PS模式下的信号名称JTAG模式下的信号名称信号名描述信号名描述1DCLK时钟TCK时钟2GND信号地GND信号地3CONF—DONE配置控制TDO器件输出数据4VCC电源VCC电源5nCONF工G配置控制TMSJTAG状态机控制6NC(引脚悬空)NC7nSTATUS配置的状态NC8NCNC9DATA0配置到器件的数据TD工配置到器件的数据10GND信号地GND信号地第5章Altera器件编程与配置3）电缆线ByteBlaster的电缆线一般使用扁平电缆，长度不超过30cm，否则带来干扰、反射及信号过冲问题，引起数据传输错误，导致下载失败。如果PC机并口与PCB电路板距离较远，需要加长电缆，则可在PC机并口和ByteBlaster电缆之间加入一根并口电缆。第5章Altera器件编程与配置图5