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UG332 (v1.5) March 16, 2009
Revision History . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
Schedule of Figures. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
Schedule of Tables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
Chapter 1: Overview and Design Considerations
Design Considerations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
Will the FPGA load configuration data itself from external or internal memory
or will an external processor/microcontroller download configuration data?
. . . . . . 28
Does the application use a single FPGA or multiple FPGAs? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
Is the “easiest possible” configuration solution the more important consideration? . . . 33
Will the application require a nonvolatile FPGA? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
Is the “lowest cost” solution the more important consideration? . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
Is “fastest possible configuration time” the more important consideration? . . . . . . . . . 34
Will the FPGA or FPGAs be loaded with a single configuration image
or loaded with multiple images?
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
What I/O voltages are required in the end application? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
Will the FPGA application need to store nonvolatile data? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
Should the FPGA I/O pins be pulled High via resistors during configuration?. . . . . . . 35
Does the application target a specific FPGA density or should it support migrating to
other FPGA densities in the same package footprint?
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
What is the anticipated production lifetime for the end product? . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
Do you want to protect your FPGA bitstream against unauthorized duplication?. . . . . 38
Do you want to load multiple FPGAs with the same configuration bitstream? . . . . . . . 38
Will the FPGA be used in a PCI™ application? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
Where to go for debugging support . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
FPGA Configuration Bitstream Sizes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
Uncompressed Bitstream Image Size . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
Bitstream Format . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
Synchronization Word . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
Array ID . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
Data Frames . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
CRC. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
Bitstream Compression . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
Packet Format . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
Setting Bitstream Options, Generating an FPGA Bitstream. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
ISE Software Project Navigator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
BitGen Command Line Utility . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
Additional Resources . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
Data Sheets . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
Application Notes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
Chapter 2: Configuration Pins and Behavior during Configuration
General Configuration Control Pins . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
Table of Contents
