基于ARM的FPGA加载配置实现.doc

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1、基于ARM的FPGA加载配置实现基于SRAM工艺FPGA在每次上电后需要进行配置，通常情况下FPGA的配置文件由片外专用的EPROM来加载。这种传统配置方式是在FPGA的功能相对稳定的情况下采用的。在系统设计要求配置速度高、容量大、以及远程升级时，这种方法就显得很不实际也不方便。本文介绍了通过ＡＲＭ对可编程器件进行配置的的设计和实现。　　　　1配置原理与方式　　　　1.1配置原理　　　　在FPGA正常工作时，配置数据存储在SRAM单元中，这个SRAM单元也被称为配置存储器（ConfigurationRAM）。由于SRAM是易失性的存储器，因此FPGA在上电之后，外部

2、电路需要将配置数据重新载入到片内的配置RAM中。在芯片配置完成后，内部的寄存器以及I/O管脚必须进行初始化。等初始化完成以后，芯片才会按照用户设计的功能正常工作。　　　　　1.2配置方式      　　根据FPGA在配置电路中的角色，其配置数据可以使用3种方式载入到目标器件中: 　　·FPGA主动（Active）方式；　　·FPGA被动（Passive）方式；　　·JT AG方式；　　　　在FPGA主动方式下，由目标FPGA来主动输出控制和同步信号（包括配置时钟）给专用的一种串行配置芯片，在配置芯片收到命令后，就把配置数据发到FPGA，完成配置过程。在被动方式下，由

3、系统中的其他设备发起并控制配置过程，FPGA只输出一些状态信号来配合配置过程。被动方式包括被动串行PS（PassiveSerial）、快速被动并行FPP（FastPassiveParallel）、被动并行同步PPS（PassiveParallelSerial）、被动并行异步PPA（PassiveParallelAsynchronous）、以及被动串行异步PSA（PassiveSerialAsynchronous）。JTAG是IEEE1149.1边界扫描测试的标准接口。从JTAG接口进行配置可以使用Altera的下载电缆，通过Quartus工具下载，也可以采用微处理器

4、来模拟JTAG时序进行配置。　　　　2硬件电路设计　　　　AT91ARM9200对EP1C6配置的硬件电路示意图如图１所示。　　　　在配置FPGA时，首先需要将年nCONFIG拉低（至少40us）,然后拉高。当nCONFIG被拉高后，FPGA的nSTATUS也将变高，表示这时已经可以开始配置，外部电路就可以用DCLK的时钟上升沿一位一位地将配置数据写进FPGA中。当最后一个比特数据写入以后，CONFIG_DONE管脚被FPGA释放，被外部的上拉电阻拉高，FPGA随即进入初始化状态。　　图1ARM配置FPGA电路原理图　　　　3软件设计      　　本文在设计时使用

5、Linux系统，软件编写和调试是在ADS下。主要程序如下： 　　staticAT91PS_PIOpioc;　　inlinevoidpioc_out_0(intmask)　　{　　pioc->PIO_CODR=mask;　　}　　inlinevoidpioc_out_1(intmask)　　{　　pioc->PIO_SODR=mask;　　}　　inlineintpioc_in(intmask)　　{　　returnpioc->PIO_PDSR&mask;　　}　　inlinevoidxmit_byte(charc)　　{　　inti;　　for(i=0;i<8;i+

6、+)　　{　　if(c&1)　　　　　　　　　　　pioc_out_1(DATA0);　　　　　　else　　　　　　　　　　　pioc_out_0(DATA0);　　　　　　　　　　　pioc_out_0(DCLK);　　　　　　　　　　　pioc_out_1(DCLK);　　　　　　c>>=1;　　　}　　} 　　voidpioc_setup()　　{　　　pioc->PIO_PER　　=DATA0

7、nCONFIG

8、DCLK

9、nSTATUS

10、CONF_DONE;　　　pioc->PIO_OER　　=DATA0

11、nCONFIG

12、DCLK;　　　pioc->PIO_

13、ODR　　=nSTATUS

14、CONF_DONE;　　　pioc->PIO_IFER　　=nSTATUS

15、CONF_DONE;　　　pioc->PIO_CODR　　=DATA0

16、nCONFIG

17、DCLK;　　　　　pioc->PIO_IDR　　　=DATA0

18、nCONFIG

19、DCLK

20、nSTATUS

21、CONF_DONE;　　　pioc->PIO_MDDR=DATA0

22、nCONFIG

23、DCLK;　　　pioc->PIO_PPUDR　=DATA0

24、nCONFIG

25、DCLK

26、nSTATUS

27、CONF_DONE;　　　pioc->PIO_OWDR=DATA0

28、nCONFI