Actel-FPGA-FlashROM-应用教程

类别内容关键词FlashROM、保密、仿真摘要介绍如何使用ProASIC3/E的FlashROM，从实例化到下载的整个过程AN05320102AppplicationNoteFlashROM应用笔记文件信息产品应用笔记Date:2007/06/24V1.00广州致远电子有限公司广州致远电子有限公司©2007GuangzhouZHIYUANElectronicsCO.,LTD.1995-2006Date:2007/06/24产品应用手册V1.00FlashROM应用笔记修订历史版本日期原因V1.002007/06/24创建文档。AN05320102广州致远电子有限公司FlashROM应用笔记©2007GuangzhouZHIYUANElectronicsCO.,LTD.1995-2006Date:2007/06/24i产品应用手册V1.00目录1.适用范围......................................................................................................................................12.概述..............................................................................................................................................23.FlashROM特点............................................................................................................................33.1FROM结构........................................................................................................................33.2FROM的应用场合............................................................................................................33.3FROM的保密特性............................................................................................................33.4FROM的读写....................................................................................................................43.5FROM的时序特性............................................................................................................64.FROM的设计流程......................................................................................................................64.1实例化FROM...................................................................................................................74.2ModelSim仿真.................................................................................................................104.3FROM编程......................................................................................................................105.特别注意事项............................................................................................................................135.1ReadFromFile的文件格式.............................................................................................136.总结............................................................................................................................................147.参考资料....................................................................................................................................158.免责声明....................................................................................................................................169.销售与服务网络........................................................................................错误！未定义书签。AN05320102广州致远电子有限公司FlashROM应用笔记©2007GuangzhouZHIYUANElectronicsCO.,LTD.1995-2006Date:2007/06/241/20产品应用手册V1.001.适用范围此应用笔记适用于ActelFlash结构的ProASIC3/E系列的FPGA，适用Libero7.3和Libero8.0IDE开发环境。AN05320102广州致远电子有限公司FlashROM应用笔记©2007GuangzhouZHIYUANElectronicsCO.,LTD.1995-2006Date:2007/06/242/20产品应用手册V1.002.概述ProASIC3/E器件含有专门的非易失的FlashROM（FROM）存储器，大小为1kbit，即128字节，通过JTAG可以对FROM进行读写和修改操作；对于FPGA的内核只能对其进行读操作。FROM物理大小为8×128bit，逻辑上分为8个页，每页的宽度为16字节。只有Flash结构的FPGA才含有这种非易失性的存储器，目前只有Actel才是真正的Flash架构的FPGA，它将为FPGA市场提供独一无二的特性。AN05320102广州致远电子有限公司FlashROM应用笔记©2007GuangzhouZHIYUANElectronicsCO.,LTD.1995-2006Date:2007/06/243/20产品应用手册V1.003.FlashROM特点3.1FROM结构Actel的ProASIC3/E器件含1kbit片内用户可寻址的非易失FROM。FROM在逻辑上分为8个页，每页的宽度为16字节（128位）。图1给出的是FROM的逻辑层结构。在SmartGen软件中可以单独对某个页的某个字节进行设置。FPGA内核通过一个7位的地址来读取整个FROM，其中高3位寻址8页，低4位寻址一页中的16个字节。图1FROM的逻辑层结构3.2FROM的应用场合FROM可以单独的编程，也就是说可用在不修改FPGA内核的情况下单独对FROM进行读写操作，同时FROM具有非易失的特点。正是基于上述这些优点，FROM可以在不同的系统中应用，大致有以下几个应用场合：因特网协议（IP）寻址（无线或有线）系统校准设置在发生不可预知的系统掉电后恢复配置设备序列号以订阅模式为基础的业务（如机顶盒）安全密钥存储资产管理跟踪日期时间管理版本管理3.3FROM的保密特性ProASIC3/E器件含有一个片内高级加密标准（AES）解密内核，该内核与Actel的基于Flash加密技术（FlashLock）一起共同为可编程逻辑器件提供无与伦比的保密性，以保护FPGA内核和FlashROM的内容。AES加密技术可以对内核或FROM的配置文件进行加密，带有基于AES加密的ProASIC3/E器件可以在公共网（如因特网）进行现场远程升级，确保重要的知识产权（IP）不被剽窃，然后通过FPGA的解密核使用相同的密钥对配置文件解密AN05320102广州致远电子有限公司FlashROM应用笔记©2007GuangzhouZHIYUANElectronicsCO.,LTD.1995-2006Date:2007/06/244/20产品应用手册V1.00了进行编程操作，FlashLock技术是对芯片物理级的加密，用户可以自定义密钥来保护芯片是否可被操作，同时它也保护AES和FlashLock的保密设定，详细的介绍见《安全性应用笔记》文档，图2是AES加密文件编程的过程。FROMFPGACore非置信媒介相同的AES密钥加密的数据加密的数据编程数据AES加密AES-128解密内核ProASIC3/E图2AES文件下载过程3.4FROM的读写FROM只能通过JTAG进行写操作，不过可以通过JTAG接口、UJTAG接口或者FPGA内核进行读操作，如果FROM进行了加密操作以防止通过JTAG回读FROM内容时，那只能通过FPGA内核或UJTAG来读取，表1是各种模式的读写访问情况。FPGA内核通过一个7位地址来读取FROM的每一个字节，在对FROM编程时，FPGA内核是不可用的，图4是读取示意图；UJTAG是Actel提供给用户使用的标准JTAG接口，可以通过该接口对FROM进行读取，不过需要通过内部的逻辑来进行接口的转换，UJTAG的使用参考《UJTAG的应用笔记》文档，图5示为读取示意图；也可以通过JTAG口来对FROM进行读取操作，图3是读取示意图表1不同接口的访问情况访问模式FROM读FROM写JTAG可以可以UJTAG可以否FPGAcore可以否AN05320102广州致远电子有限公司FlashROM应用笔记©2007GuangzhouZHIYUANElectronicsCO.,LTD.1995-2006Date:2007/06/245/20产品应用手册V1.00图3使用JTAG端口存取FROM图4使用FPGA内核读取FROM图5使用UJTAG读FROM内容的方框图Addr[6:0]Data[7:0]CLKEnableSDOSDIRESETAddr[6:0]Data[7:0]TDITCKTDOTMSTRSTUTDIUTDOUDRCKUDRCAPUDRSHUDRUPDURSTBUIREG[7:0]Control协议转换模块FROMUJTAGAN05320102广州致远电子有限公司Fl