|  **银杏科技有限公司旗下技术文档发布平台**  ||||
|技术支持电话|**0379-69926675-801**|||
|技术支持邮件|Gingko@vip.163.com|||
^  版本  ^  日期  ^  作者  ^  修改内容  ^
|  V1.0  |  2020-06-29  |  gingko  |  初次建立  | 


===== 实验二十三：Slave Serial模式配置FPGA =====

==== 一、实验目的与意义 ====
  - 了解Xilinx FPGA的配置模式。
  - 学习Xilinx FPGA的Slave Serial配置模式原理。
  - 掌握Xilinx FPGA的Slave Serial配置模式过程。
==== 二、实验设备及平台 ====
  - iCore4TX 双核心板[[https://item.taobao.com/item.htm?spm=a1z10.1-c-s.w4004-22598974120.3.29da532fLkazHH&id=614919247574|点击购买]]。
  - J-link（或相同功能）的仿真器。
  - Micro USB线缆。
  - 装有Keil开发软件的平台。
==== 三、实验原理 ====

  * iCore4TX双核心板是ARM+FPGA架构。板卡上设计有JTAG接口，用于FPGA的调试和程序的烧写。由于FPGA掉电后程序易丢失的特性，可以采用Slave Serial Mode配置FPGA。此模式中，FPGA作为被动配置器件，ARM作为主控器件，控制配置时序，将存储于非易失性存储器的配置文件配置到FPGA内部，从而使FPGA每次上电后保持原有功能。
  * 通过查阅FPGA手册可以了解到SPARTAN-6 FPGA的配置模式有5种，这5种配置模式是由M[1:0]的组合电平决定的，如下表所示：
{{ :icore4tx:icore4tx_fpga_23_1.png?direct |图  23-1}}
**1.Slave Serial mode**
  * iCore4TX则采用Slave Serial模式配置FPGA，此方式是由ARM控制配置时序和读取配置文件并配置到FPGA种，好处是可以发挥iCore4TX的ARM+FPGA架构的优势，且配置文件可以存储到不同类型的非易失存储器中，较为灵活。那么Slave Serial配置模式下，ARM和FPGA之间的信号连线是什么样的呢，可以参考官方设计，如图所示：
{{ :icore4tx:icore4tx_fpga_23_2.png?direct |图  23-2}}
Slave Serial模式下FPGA信号线如23-3中所示，各信号定义参考图23-4表格。
{{ :icore4tx:icore4tx_fpga_23_3.png?direct |图  23-3}}
{{ :icore4tx:icore4tx_fpga_23_4.png?direct |图  23-4}}
明白了这几个信号的含义，再来看一下PS配置模式的时序图：
{{ :icore4tx:icore4tx_fpga_23_5.png?direct |图  23-5}}
  * **注意：Bit0是第一个字节的高位，例如，如果发送的第一个字节为0xAA(1010_1010)，bit0=1，bit1=0,bit2=1,…。**
  * 从时序图中也可以看到，整个配置过程大致如下：
    * 1)PROGRAM_B首先拉低一个时钟周期，在信号的上升沿开始进行配置；
    * 2)可以通过拉低INIT_B信号延迟开始FPGA的slave Serial mode 配置；
    * 3)ARM 芯片输出DCLK和DATA开始传输信号，保证时钟信号的上升沿在数据的稳定期；
    * 4)待配置完成后DONE被拉高，表示配置完成。
**2.生成配置文件**
  * Slave Seial Mode下的配置文件是通过ISE软件生成的.bin格式的文件。将生成的.bin文件存储到SD卡或者U盘等非易失性存储器，然后通过STM32配置到FPGA中。ISE14.7软件生成.bin格式文件的流程如下：
1、打开ISE工程，以实验八工程为例，右键点击Generate Programming FileProcess Properties…。
{{ :icore4tx:icore4tx_fpga_23_6.png?direct |图  23-6}}
2、找到 -g Binary: 行后面的Value，并打勾；选中次项的功能是创建Binary 格式配置文件。然后点击OK。
{{ :icore4tx:icore4tx_fpga_23_7.png?direct |图  23-7}}
3、返回工程界面后重新编译，即可生成配置的.bin文件。
{{ :icore4tx:icore4tx_fpga_23_8.png?direct |图  23-8}}
==== 四、操作步骤： ====

  * 1、将例程中FPGA升级文件夹下的.bin文件拷贝进SD卡system文件夹下；
  * 2、打开PuTTy串口终端软件，选择Serial，修改COM口端号（设备管理器里查看），修改波特率和代码中一致，点击Open；
{{ :icore4tx:icore4tx_fpga_23_9.png?direct |图  23-9}}
  * 3、连接仿真器和iCore4TX双核心板，并通过Micro USB线给板子供电； 
  * 4、烧写ARM程序到iCore4TX双核心板的ARM芯片；
  * 5、下载完成后重新上电。
==== 五、实验现象： ====

  * 下载成功后，可以观察到ARM.LED亮起，FPGA.LED显示呼吸灯效果。重新上电后ARM.LED亮起，FPGA.LED显示呼吸灯效果。说明Slave Serial Mode模式下，ARM配置FPGA成功。串口终端软件显示如下：
{{ :icore4tx:icore4tx_fpga_23_10.png?direct |图  23-10}}