基于單片機實現FPGA的加載配置

隨著電子技術的發展，數字系統的設計正朝著速度快、容量大、體積小、重量輕的方向發展。高密度現場可編程邏輯器件的出現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，配置數據在掉電后不會丟失，可以直接采用Byte Blaster并口下載電纜對其進行配置［1］，但基于該架構的器件的集成度較低；然而對基于SRAM工藝的器件，配置數據在器件掉電后會丟失，但器件的集成度較高。由于在當前項目開發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。如何將配置數據成功地寫入目標器件，并且保證其在掉電再上電后能夠自動恢復配置數據，成為電子設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。本文介紹采用 AT89S52單片機實現 FPGA器件的被動串行 (PS)模式的下載配置［2］。

1系統組成

該系統的硬件電路由AT89S52單片機、E2PROM存儲器AT28C256、復位電路和被配置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，可以由開發軟件生成不同種類的配置文件。對不同的配置 方法應該采用相應的配置文件。本系統采用RBF文件配置。RBF文件，是一種純ASCⅡ碼文件，該文件的優點是他能夠被任何匯編或高級語言編譯器讀出。

在開發軟件MAX PLUSⅡ中*SOF文件轉換為*RBF文件，轉換后的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，單片機執行程序完成如下操作:將已經存儲在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，從而實現器件上電或復位后自動恢復配置數據的功能。然后，單片機就會工作在動態停機狀態。