基于单片机的FPGA并行配置要领

    在当今变革的市场环境中，产品是否便于现场升级、是否便于机动利用，已成为产品可否进入市场的关键因素。在这种背景下，altera公司的基于SRAM LUT布局的FPGA器件得到了遍及的应用。这类器件的配置数据存储在SRAM中。由于SRAM的失电易失性，体系每次上电时，必须重新配置数据，只有在数据配置精确的环境下体系才华正常事变。这种器件的好处是可在线重新配置ICR（In-Circuit Reconfigurability），在线配置方法一样平常有两类：一是通过下载电费由谋略机直接对其举行配置；二是通过微处理惩罚器对其举行配置。前者调试时非常方便 ，但在应用现场是很不实际的。因此，要是体系重新上电时，体系本身具有主动加载可编程逻辑器件的编程文件，完成对可编程逻辑器件的配置，就可以省去了通过手工由下载电费对器件举行配置的进程。这种主动加载配置对FPGA的某些应用来说是必须的，在笔者参加研制的一种滋扰体系中，利用单片机AT89C52对FLEX10K系列FPGA中的EPF10K10举行在线并行配置，获取了精良的结果。

PGA器件的配置方法和配置文件

1．1 FPGA器件的配置方法

    ALTERA公司生产的具有ICR成果的FPGA器件有FLEX6000、FLEX10K、APEX和ACEX等系列。它们的配置方法可分为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（Joint Test Action Group）等五种方法。这五种方法都实用于单片机配置。PS方法因电路大略，对配置时钟的请求相对较低而被遍及应用。相比而方，采取PPA配置的方案却很少见到。但由于PPA配置模式为并行配置，其配置速率快，且配置时钟由FPGA内部孕育产生（而PS等配置模式必要外加配置时钟），故其更有利于在线实现。本文的配置方案便是采取PPA配置方法实现的。

1．2 FPGA器件的配置文件

    ALTERA的MAX+PLUS II开辟东西可以天生多种配置或编译文件，用于差别配置要领的配置体系。对付差别的目标器件，配置数据的大小差别，配置文件的大小一样平常由.tbf文件（即二进制文件）决定。本实例中，EPF10K10的配置文件.rbf的大小为15k。该文件包括全部的配置数据，一个字节的.rbf文件有8位配置数据。由于Altera提供的软件东西不主动天生.rbf文件，故文件需根据下面的步调天生：①在MAX+PLUS II编译状态下，选择文件菜单中的更改SRAM目标文件下令；②在更改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局为.rbf(Sequential)，之后予以确定。

2 硬件电路计划

    AT89C52对EPF10K10并行配置的硬件电路表示图如图1所示。经MAX+PLUS II编译天生配置文件（.sof），通过格局转换成为（.rbf）文件并存储在图中所示的存储器中。当利用PPA配置方法时，必要将MSEL1和MSEL0置为高电平。为了不使DCLK出现不确定信号，必须将其颠末1kΩ电阻上拉到Vcc。在采取PPA配置方法时，nCS和CS两个片选信号只需用一个。因此，要是采取此中一个作为片选信号，另一个必须直接置为有效位；要是选用CS作为片选信号控制配置，nCS必须接地；要是选用nCS作为片选信号控制配置，CS必须接高电平。本实例中采取后者。NRS为读选通输入信号，它为低输入时，FLEX10K将RDYnBSY信号置于DATA7引脚。当nRS不消时，必须将其置为高。nCE为FLEX10K器件的使能输入，nCE为低时使能配置进程。当器件是单片配置时，nCE必须始终为低。由于本实例为单片配置，故将nCE直接接地。然后将EPF10K10的nCONFIG、CONF_DONE、nSTATUS、RDYnBSY分别接到AT89C52的P17、P14、P13引脚上。DATA[7..0]接到AT89C52的P07～P00。NWs为写选通输入，由低到高跳变时锁存DATA[7..0]引脚上的字节数据。要细致的是，nSTATUS引脚和CONF_DONE引脚是双向漏极开路输出，在作输出利用时，应用颠末1.0kΩ的电阻上拉到Vcc。

3 软件计划

3．1 配置原理

    PPA配置方法的下载时序如图2所示。由图可以看出PPA模式的事变