ICAP模块简介

ICAP模块实现了架构和FPGA配置控制器之间的接口，该模块基元就像边界扫描模块基元一样。其例化无需额外的逻辑单元，因为这些端口嵌入在FPGA中。要在器件配置完成后读取配置比特流，ICAP宏必须被例化，ICAP模块也常用于实现Spartan-3A／3AN／3A DSP平台中的多重启动功能。如果ICAP被用于实现一种以上的功能，如多重启动和比特流验证，那么当连接至ICAP时就需要考虑信号优先级和控制。可以和多路复用器或更为复杂的仲裁逻辑一样简单。

图 所示为ICAP基元的示意。

图 ICAP基元的ICAP_SPARTAN3A示意

该模块例化后的VHDL代码如下

(2) CRC(循环冗余校验)

CRC是一类校验和，用于检测数据传输和接收中出现的误差，它广泛用于蓝牙、以太网、USB、卫星通信，以及FPGA的配置中。Xilinx FPGA具有自检能力，可以在器件加载配置时验证比特流。CRC是计算的数字结果，并且与生成比特流中的存储值进行比较。如果两个值相等，“Done”引脚变为高电平，表明配置成功。

CRC算法很简单，但却是一种高度有效的检验数据完整性的方法。散列算法也可用于验证FPGA配置，选择CRC，还是散列算法完全取决于设计者。

(3) 简单比特流验证

ICAP模块用于读取器件配置，器件配置被发送至CRC，CRC会生成一个有效的结果值并与存储的CRC存储值进行比较。在本例中，存储值是一个空配置存储器位置。如果这两个值相同，配置就是正确的；如果这两个值不同，就说明器件已经被篡改。设计者可以决定采取做何响应，常用响应如下。

重新加载配置

通过使用ICAP模块FPGA可以被擦除和重新配置，如果主配置己经被篡改，则会导致FPGA不断地进行重配置。

无功能

设计完全停止运行，可以通过采用全局控制信号(如三态、门控时钟及触发器时钟使能等)来轻松实现。

(4) 逻辑资源要求

采用嵌入式ICAP模块无需使用FPGA内的任何逻辑资源，有多种CRC和散列算法可供选择。其中有与多个逻辑单元一样简单的，也有数百个用于实现更为复杂的算法的逻辑单元。

(5) 比特流验证结论

对于一些设计来说，保护数据和访问比设计功能更加重要，简单的比特流验证可以协助保护数据、访问和设计功能不被篡改者攻击。