基于FPGA的ARM并行總線設計與仿真分析

　　WE為ARM輸入到FPGA的寫使能信號。CS為ARM輸入到FPGA的片選信號，FPGA沒有被ARM選中時必須輸出高阻態，以避免總線沖突。

　　2.2 FPGA的雙向總線設計

　　在 FPGA的并行總線設計中，如果頂層和底層的模塊都要用到雙向的IO端口，則要遵守設計原則；否則不利于VHDL程序的綜合。雙向IO端口的設計原則是：只有頂層設計才能用INOUT類型的端口，在底層模塊中應把頂層的INOUT端口轉化為獨立的IN（輸入）。OUT（輸出）端口并加上方向控制端口。頂層設計的VHDL代碼如下：

　　其中，DATA_i.DATA_o和output_en均為FPGA內部的信號，在內部的各層次模塊中，通過這三個信號就可以進行單向的IO控制。這樣，頂層設計中雙向的DATA端口轉化為了內部單向的DATA_i（輸入）。DATA_o（輸出）和output_en（輸出使能）。在內部各模塊中，結合這三個信號以及ADDR。OE。WE。CS等信號，則可方便地實現ARM總線接口的功能。實現的VHDL關鍵代碼如下：

　　3 仿真結果分析

　　通過QuartusII仿真工具，對FPGA并行總線進行時序仿真；仿真結果如圖3所示。根據ARM并行總線的讀寫時序圖要求，從仿真結果可以看出FPGA的總線接口設計滿足了設計的要求。由于選用的FPGA器件內部帶有邏輯分析儀的功能模塊，通過QuartusII軟件中的SignalTapII邏輯分析工具，對FPGA的設計模塊進行在線測試，發現總線時序了滿足ARM并行總線的要求，且工作穩定，從另一個角度驗證了設計和仿真結果的正確性。

　　4 結論

　　由于FPGA技術和ARM技術應用越來越廣泛，通過設計并行總線接口來實現兩者之間的數據交換，可以較容易地解決快速傳輸數據的需求，因此設計滿足系統要求的FPGA并行總線顯得尤為重要。本文設計的FPGA的ARM外部并行總線接口，滿足了總線的時序要求，并在某航空機載雷達應答機中進行了應用，系統運行穩定，性能良好。以上的設計和仿真方法，對其他類似的設計也有一定的參考作用。