Xilinx Virtex-4 Configuration User Manual

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Virtex-4 FPGA Configuration User Guide www.xilinx.com 5UG071 (v1.12) June 2, 2017Preface: About This GuideGuide Contents . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9Additional Documentation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9Additional Resources . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10Typographical Conventions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10Online Document . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11Chapter 1: Configuration OverviewIntroduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13Setup (Steps 1-3) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15Device Power-Up (Step 1) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15Clear Configuration Memory (Step 2, Initialization) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16Sample Mode Pins (Step 3) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17Delaying Configuration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17Bitstream Loading (Steps 4-7). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18Synchronization (Step 4) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18Check Device ID (Step 5) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19Load Configuration Data Frames (Step 6) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20Cyclic Redundancy Check (Step 7) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20Startup (Step 8) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21Bitstream Encryption . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23AES Overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23Creating an Encrypted Bitstream . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24Loading the Encryption Key . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24Loading Encrypted Bitstreams . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24Bitstream Encryption and Internal Configuration Access Port (ICAP) . . . . . . . . . . . . 25V BATT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25Chapter 2: Configuration InterfacesSerial Configuration Interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27Clocking Serial Configuration Data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29Master Serial Configuration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29Slave Serial Configuration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30Serial Daisy Chains . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30Configuring a Serial Daisy Chain with a Microprocessor or CPLD . . . . . . . . . . . . . . . . 32Mixed Serial Daisy Chains . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33Guidelines and Design Considerations for Serial Daisy Chains . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33Ganged Serial Configuration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37Startup Sequencing (GTS) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38Disable the Active DONE Driver On for All Devices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38Connect All DONE Pins if Using a Master Device . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38DONE Pin Rise Time . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38Configuration Clock (CCLK) as Clock Signal for Board Layout . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38Signal Fanout . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38PROM Files for Ganged Serial Configuration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39Table of Contents