如何获取xilinx 7系列和UltraScale系列 FPGA的device DNA？（含源码）

 一、什么是FPGA的Device DNA？

FPGA的Device DNA通常指的是芯片的唯一识别码，也被称为设备序列号（Device Serial Number）或设备ID。

这个序列号是制造商在生产过程中编程到芯片中的，用于标识每一个单独的FPGA芯片。它通常包含了制造商信息、生产批次、型号等关键信息。

二、为什么需要获取FPGA的Device DNA？

1、验证真伪

通过比对Device DNA，可以验证FPGA芯片是否为正品。

2、追踪管理

在批量生产中，Device DNA可以帮助追踪每个芯片的流向，便于质量控制和售后服务。

3、技术支持

在寻求技术支持时，提供Device DNA可以帮助制造商或技术支持团队快速定位问题。

4、个性化配置

某些应用可能需要根据特定芯片的特性进行个性化配置，Device DNA是这一过程的关键。

5、用户逻辑加密

FPGA的Device DNA常用于加密用户逻辑。用户可通过特定接口读取DNA，并经过加密算法处理。处理后的结果与外部Flash中存储的加密字节串进行比较。若匹配，FPGA启动相应逻辑；若不匹配，表明FPGA未获授权，可关闭其逻辑功能。

三、如何获取FPGA的Device DNA？

1、通过Hardware Manager获取

在vivado中，打开Hardware Manager，鼠标点击选中FPGA芯片，可以在Property窗口中，找到FUSE_DNA，这个就是FPGA Device DNA。

2、通过verilog代码获取

DNA_PORTE2是一个Xilinx提供的Primitive，它允许用户在FPGA内部通过硬件逻辑访问Device DNA。这个Primitive主要用于UltraScale系列FPGA，其中Device DNA是96位的。

对于7系列及以前的FPGA，可以使用DNA_PORT Primitive，其Device DNA是57位的。

（1）DNA_PORT Primitive

xilinx 7系列可以通过DNA_PORT Primitive原语获取Device DNA。

DNA_PORT #(
      .SIM_DNA_VALUE(57'h000000000000000)  // Specifies a sample 57-bit DNA value for simulation
   )
   DNA_PORT_inst (
      .DOUT(DOUT),   // 1-bit output: DNA output data.
      .CLK(CLK),     // 1-bit input: Clock input.
      .DIN(DIN),     // 1-bit input: User data input pin.
      .READ(READ),   // 1-bit input: Active high load DNA, active low read input.
      .SHIFT(SHIFT)  // 1-bit input: Active high shift enable input.
   );

（2）、DNA_PORT 2 Primitive

Ultraslace系列可以通过DNA_PORT 2 Primitive 原语获取Device DNA。

操作时序：

原语调用：

DNA_PORTE2 #(
      .SIM_DNA_VALUE(96'h000000000000000000000000)  // Specifies a sample 96-bit DNA value for simulation
   )
   DNA_PORTE2_inst (
      .DOUT(DOUT),   // 1-bit output: DNA output data
      .CLK(CLK),     // 1-bit input: Clock input
      .DIN(DIN),     // 1-bit input: User data input pin
      .READ(READ),   // 1-bit input: Active-High load DNA, active-Low read input
      .SHIFT(SHIFT)  // 1-bit input: Active-High shift enable input
   );

（3）控制信号和端口

DNA_PORTE模块有几个关键的控制信号和端口：

（4）读取Device DNA的步骤

四、获取Device DNA的注意事项

在读取Device DNA的过程中，电源的稳定性非常重要，不稳定的电源可能导致读取错误或损坏FPGA。

不同的FPGA制造商可能有不同的读取方法和步骤，务必遵循制造商提供的指南。

device_dna_read_ultrascale.v 源码

device_dna_read_7series.v  源码