基于单片机的FPGA并行配置方法

刘工在呢

8 q8 c8 \  N8 M0 d9 ^3 a9 E1 u1 E3 C摘要:讨论了基于SRAM技术的可编程逻辑器件FPGA的编程方式，并以ALTERA公司
7 I1 A( C* p8 t, y, ^* V# y# \FLEX10K系列器件为例，提出了一种利用单片机AT89C52对FPGA 进行在线PPA(被动并行异步)配置
# T: ~- F* m+ g2 @的实用方法。实践表明,用单片机对FPGA进行并行配置,具有配置时间短、准确率高、易于实现等优
点,该方法可以广泛地应用于不同领域。
1 A" U. L# G8 c% f( l
" Y, @9 ^& p. {5 K* T' n  e关键词:单片机PPA FPGA 配置
0 T& }: p; R$ p+ I. V
在当今变化的市场环境中，产品是否便于现场升
级、是否便于灵活使用,已成为产品能否进入市场的关.
6 V3 @6 s% Y1 N5 u$ {. _9 y, t6 N键因素。在这种背景下。Altera公司的基于SRAM LUT结
7 h4 x. a# i# u# B6 z& H构的FPGA器件得到了广泛的应用。这类器件的配置数
* L! z6 o/ S* J. ~. o据存储在SRAM中。由于SRAM的掉电易失性,系统每
次上电时, 必须重新配置数据,只有在数据配置正确的
情况下系统才能正常工作。这种器件的优点是可在线重
新配置ICR(In- Cirecuit Reconfiguability), 在线配置方式一
( g8 O8 U( ?* T2 f般有两类:一是通过下载电缆由计算机直接对其进行配
置;二是通过微处理器对其进行配置。前者调试时非常
8 `) f! V: E: R2 d" t; b方便,但在应用现场是很不现实的。因此,如果系统重新
7 `: w- a2 G. k& h; x上电时,系统本身具有自动加载可编程逻辑器件的编程.
  j- D% U/ h/ k7 L文件,完成对可编程逻辑器件的配置,就可以省去了通
- ~! i' O9 _7 r过手工由下载电缆对器件进行配置的过程。这种自动加
载配置对FPGA的某些应用来说是必需的,在笔者参与
研制的一种干扰系统中，利用单片机AT89C52对
' Y6 ]+ Y# N" l  j8 P9 r9 rFLEX10K系列FPCA中的EPF10K10进行在线并行配
置,取得了良好的效果。
4 ^1 O( G" s1 H0 z0 X1 FPGA器件的配置方式和配置文件
1.1 FPGA器件的配置方式
- v, {- X* y. [4 [( }ALTERA公司生产的具有ICR功能的FPGA器件有
FLEX6000，FLEX10K、APEX和ACEX等系列。它们的配
置方式可分为PS (被动串行).PPS (被动并行同步).
PPA ( 被动并行异步)、PSA (被动串行异步)和JTAG
+ e4 ^. T1 p3 S# B# G$ F(Joint Test Action Group)等五种方式。这五种方式都适
/ k: l; ~, Q5 ?& o' r1 c6 O用于单片机配置。PS方式因电路简单,对配置时钟的要
) s; @: ~6 h- [$ H, D5 c* k求相对较低而被广泛应用。相比而言,采用PPA配置的
方案却很少见到。但由于PPA配置模式为并行配置,其
配置速度快，且配置时钟由FPCA内部产生(而PS
等配置模式需要外加配置时钟),故其更有利于在
线实现。本文的配置方案便是采用PPA配置方式
实现的。
1.2 FPGA器件的配置文件
7 ^  ?% T2 b' w7 w$ y: qALTERA的MAX+PLUS I1开发工具可以生成
多种配置或编译文件，用于不同配置方法的配置
9 n: N4 e8 P7 T& F! x( Q4 R* J, c系统。对于不同的目标器件,配置数据的大小不同,配置
文件的大小一般由.tbf文件(即二进制文件)决定。本实
8 O" k+ d: h* {; v( f- y& F例中, EPF10KI0的配置文件.rbf的大小为15K。该文件
包括所有的配置数据，一个字节的.rhf文件有8位配置
数据。由于Altem提供的软件工具不自动生成.rb文件，
5 @2 p8 T4 I$ o) j" v" W故文件需按照下面的步骤生成:①在MAX+PLUS II编
译状态下，选择文件菜单中的变换SRAM目标文件命
/ h( R" x% v  Q  l令;②在变换SRAM目标文件对话框,指定要转换的文
件并且选择输出文件格式为.rb(Sequential),之后予以确
定。
0 ?3 @" p$ @: U* W! G  A) O2硬件电路设计
AT89C52对EPF10K10 并行配置的硬件电路示意图
. K9 m! ~/ y7 ?5 V" W( g如图1所示。经MAX+PILUS II 编译生成配置文件(sof),通过
8 p5 ~$ j1 |, X4 ~. @格式转换成为(tbf)文件并存储在图中所示的存储器中。
( |% g8 ]. ]  U1 \当使用PPA配置方式时，需要将MSELI和MSELO置为
3 d4 G' n: @+ d1 ~" m0 ^) ~5 n高电平。为了不使DCLK出现不确定信号,必须将其经
过1k0电阻上拉到Voc。在采用PPA配置方式时.nCS
和CS两个片选信号只需用一个。

附件下载：

游客，如果您要查看本帖隐藏内容请回复

sdsdwwwe22

ALTERA公司生产的具有ICR功能的FPGA器件有FLEX6000，FLEX10K、APEX和ACEX等系列