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FPGA寄存器的上电初值

2020-02-27 21:16发布

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PGA内部寄存器的上电初值是什么? 有说是低的,有说是高的, 也有说和器件相关的,还有些人说是不确定. 对于一个系统来讲, 用户并不在意初值是高电平,或者是低电平, 用户真正关心的是寄存器的初值是不是确定可预测的，也就是说每次编译，每次上电的初值是不是一致的。
来举个例子，有个客户在调试FPGA设计，在头一个月编译的几百次结果中，一个寄存器的初值一直都是低电平。某一天改了一部分看似不相关的代码之后，这个寄存器的初值从此之后就变成高电平了。这种情况通常会让用户不知所措，非常痛苦。后来在我们的一起努力下,采用了一些措施，最终可以控制寄存器的初值.
那么到底是什么？简单说，寄存器的初值是由综合工具(synthesis tool)决定下来的，综合synthesis过后，电路网表就确定了，初值也就决定了。换句话说，初值不会随后端的布局布线过程影响。但是如果没有针对性的规则来约束综合synthesis，那么一次编译后的初值和上一次编译的初值是有可能不一样的，当然更多的时候是一样的。本文后面会对这个现象作进一步分析的.
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14条回答
星星之火红
2020-02-27 23:12
1. 工作原理
寄存器的初值到底是怎么回事? 我们来看一张图。Figure 1.1是FPGA内部一个寄存器的复位功能模型。FPGA的寄存器要么工作在复位RST模式，要么工作在置位SET模式,不会同时支持RST和SET功能。这是当前市场是多数FPGA的共同特性。RST或者SET的选择是通过下载到FPGA的Fuse bit决定的。FPGA芯片内部有一个上电检测模块，一旦检测到电源电压超过检测门限后，就产生一个上电复位脉冲(Power On Reset)送给所有的寄存器. 对于某个特定的寄存器，POR的作用是RST还是SET, 完全取决于编程到FPGA的FUSE bit。而FUSE值在综合(synthesis)之后,事实上已经完全确定了.
FPGA的寄存器只能配置为RST或者SET两种模式之一，而不能同时支持RST和SET。
RST或者SET信号的极性是可编程的。
每一个寄存器都可以配置为受全局复位(GSR)控制，或者局部复位(LSR)控制。
FPGA有一个上电检测电路，上电检测电路产生上电复位POR,POR的作用取决于FUSE的配置。除了上电，重新加载FPGA也会产生POR。

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