### Altera FLEX 10K 的配置及实现
#### 摘要
本文主要介绍的是Altera FLEX 10K系列FPGA（Field Programmable Gate Array，现场可编程门阵列）的配置原理、配置模式以及相应的配置电路。采用被动串行模式实现了基于某一特定控制器对FLEX 10K系列FPGA的配置。文中详细阐述了配置过程中涉及的关键技术和步骤。
#### 关键词
- 配置
- FLEX 10K
- 配置时序
#### 引言
Altera FLEX 10K系列FPGA是工业界首款嵌入式SRAM型FPGA，因其具有高密度、低成本、低功耗等特点而受到广泛关注。它支持在线可重配置特性，这意味着用户可以在不改变硬件的情况下更新或修改FPGA的功能，使得该系列FPGA在数字系统设计领域得到广泛应用。
FLEX 10K系列FPGA的逻辑功能和互连关系由存储在内部SRAM中的配置数据决定。由于SRAM的易失性，每当设备上电时都需要进行重新配置，即将配置数据加载到FPGA中，从而将其从初始状态转换为用户可以使用的状态。根据控制信号的不同，FLEX 10K系列FPGA支持两种主要的配置模式：主动配置模式和被动配置模式。
### FLEX 10K的工作状态
FLEX 10K系列FPGA具有三种主要的工作状态：
1. **用户状态**（User Mode）：在此状态下，FPGA正常运行，执行预设的功能。
2. **配置状态**（Configuration Mode）：在此状态下，将配置数据装入FPGA。
3. **初始化状态**（Initialization Mode）：在此状态下，FPGA复位各类寄存器，为正常工作做准备。
### FLEX 10K的配置引脚
FLEX 10K系列FPGA的配置引脚可以分为专用配置引脚和非专用配置引脚两大类。
#### 专用配置引脚
- **模式选择引脚**：用于确定配置模式。
- **配置状态输出引脚**：输出当前配置状态信息。
- **配置控制引脚**：控制配置过程。
- **时钟提供引脚**：为配置过程提供时钟信号。
- **配置状态输入/输出引脚**：用于与外部控制器交换配置状态信息。
#### 非专用配置引脚
非专用配置引脚在配置过程中也可能被用作配置引脚，但在配置完成后，它们会恢复为普通I/O引脚。
### 配置模式
#### 主动配置模式
主动配置模式由FPGA自身引导配置过程，并控制外部存储器和初始化过程。此模式下，FPGA负责整个配置流程的控制。
#### 被动配置模式
被动配置模式则由外部控制电路或微处理器控制配置过程。这种模式下，FPGA仅接收配置数据并按照外部控制器的指示进行操作。
### 配置过程
配置过程主要包括以下几个步骤：
1. **初始化**：FPGA进入初始化状态，复位所有寄存器，为配置做好准备。
2. **模式选择**：通过专用配置引脚选择配置模式（主动或被动）。
3. **数据传输**：根据选定的配置模式，将配置数据从外部存储器或控制器传输到FPGA。
4. **数据装载**：将接收到的数据装载到FPGA的SRAM中，定义其逻辑功能和互连关系。
5. **验证**：确认配置成功后，FPGA进入用户状态并开始执行预定功能。
### 结论
Altera FLEX 10K系列FPGA以其独特的特性成为数字系统设计的重要工具。通过理解其配置原理、模式和过程，设计师能够更有效地利用这一技术来满足不同应用场景的需求。无论是主动配置模式还是被动配置模式，都有助于简化配置流程并提高系统的灵活性和可靠性。未来随着FPGA技术的不断进步，我们期待看到更多创新的应用场景和技术方案。
