fpga固化
时间: 2025-05-05 11:05:16 浏览: 80
### FPGA 固化概述
FPGA 的固化是指将设计好的比特流文件(bitstream file)存储到非易失性存储设备中,以便在每次上电时能够自动加载到 FPGA 芯片中[^1]。由于 FPGA 是基于 RAM 工艺实现的逻辑单元阵列,在断电后其配置数据会丢失,因此需要通过外部非易失性存储器来保存这些配置数据。
常见的非易失性存储介质包括 Flash 和 SD 卡等。当 FPGA 上电时,它可以从这些存储设备中读取预先存储的比特流并将其加载到内部结构中,从而恢复之前的设计功能[^2]。
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### FPGA 固化的具体方法
#### 1. 使用 Flash 进行固化
Flash 是一种常用的非易失性存储器,广泛应用于 FPGA 开发板中用于程序固化。以下是具体的固化流程:
- **创建 Bitstream 文件**
首先完成 HDL 设计并通过 Vivado 或 ISE 等工具生成最终的比特流文件(`.bit`)。这是 FPGA 所需的核心配置数据[^3]。
- **设置 Flash 编程环境**
在 Vivado 中打开项目,进入 `Program and Debug` 页面,选择 `Open Target -> Hardware Manager` 来连接硬件目标。随后点击 `Add Configuration File(s)` 并指定 `.bit` 文件路径[^4]。
- **启动 Flash 加载向导**
在 Vivado 中导航至菜单栏中的 `Tools -> Create Boot Image` 或者直接使用 `Program Device` 功能开启 Flash Loader 向导。在此过程中可以选择对应的 FPGA 型号以及所使用的 Flash 类型。
- **执行编程操作**
完成上述设置之后即可按下 OK 键开始实际的编程过程。此阶段软件会把 bitstream 数据写入选定的目标 flash 存储器件内。
完成后可移除 JTAG 接口供电重启电路验证是否能正常运行预设的应用逻辑。
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#### 2. 利用 SD 卡作为替代方案
除了 Flash 外还可以考虑利用 SD/MMC 卡来进行类似的初始化处理方式。这种方式特别适合那些支持 SPI/QSPI 接口访问模式下的小型便携式产品应用场合。
在这种情况下,通常还需要额外编写引导代码负责解析来自卡内的镜像资料并且传输给相应的控制器模块去进一步解码还原整个系统的初始状态直至完全激活为止。
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### 示例代码片段展示如何调用相关 API 实现自动化部署任务
下面给出一段 Python 脚本样例演示怎样借助第三方库 pySerial 自动控制串口通信链路进而简化日常重复性的手动干预动作:
```python
import serial
def program_fpga(port='COM3', baudrate=9600):
ser = serial.Serial(port, baudrate)
if not ser.is_open:
raise Exception("Failed to open serial port.")
try:
# Send command sequence to trigger programming mode.
ser.write(b'PROGRAM\r\n')
response = ser.readline().decode('utf-8').strip()
if 'READY' in response:
print("Device entered programming mode successfully!")
with open('./design.bit', 'rb') as f:
data = f.read()
ser.write(data)
status = ser.readline().decode('utf-8').strip()
if 'SUCCESS' in status:
print("Programming completed without errors.")
else:
print(f"Error during programming: {status}")
finally:
ser.close()
if __name__ == "__main__":
program_fpga()
```
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