如何解决Actel FPGA烧写两大难题?

为什么Actel的FPGA烧写难?

Actel的FPGA为全球独创的Flash构架的FPGA,独创就在于他不同于普通RAM构架,不需要外部的EPROM、PROM存储器来保存内部逻辑状态的配置信息。Actel的FPGA配置信息都存放在内部的Flash里面,直接忽略外部存储器,从而保证他的高安全性。

这个Flash构架的特性就决定了,Actel的 FPGA的编程具有一定的难度。

拆解Actel FPGA烧写的两大难题
难题一:Actel Flash构架特点、难点

Actel FPGA内部Flash有个特点,配置数据不能读回,这样来保证芯片的高安全性。对于编程者来讲,如何保证你写入的配置数据、加密密码是成功了呢?

编程者的通常做法是,读出写入芯片的数据然后与缓冲区的数据进行对比,如果一致,就校验成功;如果不一致,就校验失败。 Actel FPGA是不允许读回的,通常的做法是无法校验的。怎么办?

难题二:批量烧写的稳定性

任何批量烧写工具,裸片烧写或在线烧写,最关键的指标就是稳定性。稳定性就需要对编程口线进行严格的电气控制,经常有客户反馈在线烧写时某I/O口被击穿了,其实就是由于在直接与PCB进行连接的过程中,线材可能会串扰进来一些其他电路的尖峰电压、瞬态大电流等,形成对电路板上IC的冲击,导致了损坏芯片的情况。一旦烧写批量大起来,生产良率如何保证?

一个工具解决两大难题

AK100Pro-4P是一款一拖四的量产型在线编程器,可以支持四个通道同时烧写,只需连接 FPGA芯片的JTAG接口,即可完成在线烧写操作。

图1 AK100Pro-4P在线编程器
AK100Pro-4P在Flash烧写上的一些巧办法

上一节提到无法用通常的做法来校验Actel FPGA,AK100Pro-4P是如何实现的呢?

AK100Pro-4P的做法是再发一次相同的数据给芯片,让Actel FPGA自己进行比对校验,并返回校验的结果,充分利用Actel FPGA本身的特性,既保证了代码的安全,又保证编程的可靠。

在线烧录过程中为什么稳定可靠?

AK100Pro-4P的编程电路,专为稳定量产设计,通过高速隔离电路和ESD保护电路,平稳过滤掉串进来的其他尖峰电压、瞬态大电流,从而保证被编程芯片I/O不会被损坏。

图2 ESD保护原理