基于單片機(jī)實現(xiàn)FPGA的加載配置

隨著電子技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計正朝著速度快、容量大、體積小、重量輕的方向發(fā)展。高密度現(xiàn)場可編程邏輯器件的出現(xiàn)將大量邏輯功能集成于一個單片 IC之中。對基于 E2PROM (或 Flash Memory)工藝的器件，配置數(shù)據(jù)在掉電后不會丟失，可以直接采用Byte Blaster并口下載電纜對其進(jìn)行配置［1］，但基于該架構(gòu)的器件的集成度較低；然而對基于SRAM工藝的器件，配置數(shù)據(jù)在器件掉電后會丟失，但器件的集成度較高。由于在當(dāng)前項目開發(fā)中所需使用的可編程邏輯器件的集成度要求越來越高，基于SRAM工藝的器件被廣泛使用。如何將配置數(shù)據(jù)成功地寫入目標(biāo)器件，并且保證其在掉電再上電后能夠自動恢復(fù)配置數(shù)據(jù)，成為電子設(shè)計工程師能否正確使用基于 SRAM工藝的器件必須掌握的一項技術(shù)。本文介紹采用 AT89S52單片機(jī)實現(xiàn) FPGA器件的被動串行 (PS)模式的下載配置［2］。

1系統(tǒng)組成

該系統(tǒng)的硬件電路由AT89S52單片機(jī)、E2PROM存儲器AT28C256、復(fù)位電路和被配置FPGA器件組成，如圖1所示。

2FLEX10K系列器件的配置文件

對于同一個FLEX系列的器件而言，可以由開發(fā)軟件生成不同種類的配置文件。對不同的配置 方法應(yīng)該采用相應(yīng)的配置文件。本系統(tǒng)采用RBF文件配置。RBF文件，是一種純ASCⅡ碼文件，該文件的優(yōu)點是他能夠被任何匯編或高級語言編譯器讀出。

在開發(fā)軟件MAX PLUSⅡ中*SOF文件轉(zhuǎn)換為*RBF文件，轉(zhuǎn)換后的RBF文件大小均為1 4.4 k，如圖2所示。所以利用E2PROM存儲器AT28C256可以達(dá)到配置Altera公司FLEX1 0K10的目的，如果需要配置其他FLEX10K則需要選擇合適的E2PROM存儲器。

3硬件原理圖

硬件原理如圖3所示。上電后，單片機(jī)執(zhí)行程序完成如下操作:將已經(jīng)存儲在E2P ROM存儲器AT28C256中的器件配置文件讀出［3］；采用被動串行模式 (PS)［2］將該文件配置到 FPGA器件 中，從而實現(xiàn)器件上電或復(fù)位后自動恢復(fù)配置數(shù)據(jù)的功能。然后，單片機(jī)就會工作在動態(tài)停機(jī)狀態(tài)。

4單片機(jī)軟件程序設(shè)計

　  
5結(jié)語

本系統(tǒng)可用于配置所有Altera公司生產(chǎn)的基于SRAM架構(gòu)的FPGA器件和Xilinx公司生產(chǎn)的基于SRAM架構(gòu)的FPGA器件以及其他主流器件制造公司生產(chǎn)的基于 SRAM架構(gòu)的器件，具有很強的通用性。由于該電路使用的元器件非常少，也可以將其制作成面積很小、便于攜帶的通用下載配置板使用。該下載配置方案已經(jīng)過實際調(diào)試、使用，其工作穩(wěn)定可靠，具有很好的應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)
［1］林　敏，方穎立.VHDL數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計與高層次綜合［M］.北京:電子工業(yè)出版社，2002.
［2］潘　松，黃繼業(yè).EDA技術(shù)實用教程［M］.北京:科學(xué)出版社，2002.
［3］徐維祥，劉旭敏.單片機(jī)微型機(jī)原理及應(yīng)用［M］.大連：大連理工大學(xué)出版社，1996.