對FPGA中SPI復用配置的編程方法的研究

　　SPI(Serial Peripheral InteRFace，串行外圍設備接口)是一種高速、全雙工、同步的通信總線，在芯片的引腳上只占用4根線，不僅節約了芯片的引腳，同時在PCB的布局上還節省空間。正是出于這種簡單、易用的特性，現在越來越多的芯片集成了這種通信協議。

　　1 SPI配置介紹

　　1．1 Spantan-3E SPI配置流程

　　SPI方式是通過符合SPI接口時序的第三方SPI Flash對FPGA進行加載。它適合作為FPGA硬件結構的bit文件保存介質，如果應用軟件工程編譯后的代碼較小，保存在同一片SPI FLash中(即復用SPI Flash)無疑是可行的最廉價方案。

　　由于本沒計軟件工程規模較小，所以利用此復用SPI Flash方式對FPGA進行配置，既保存FPGA配置的bit文件，也保存應用軟件工程的bit文件。系統在上電或向PROG_B引腳發出低脈沖后，FPGA芯片經過一個初始化序列清空內部FPGA配置存儲器。此序列開始時，DONE和INIT_B引腳均轉為低。初始化完成后，INIT_B引腳轉為高，并采樣芯片的配置模式及變量選擇引腳。

　　SPI模式下，FPGA對變量選擇(VS[2：0])引腳采樣，以確定發出哪個SPI命令序列。當初始化之后發出INIT_B信號時，模式引腳和變量選擇引腳都必須處在正確的邏輯級，以確保正確采樣。

　　在變量選擇引腳選擇SPI命令集之后，FPGA將CSO_B選擇信號置為低，并且開始通過FPGA的CCLK引腳對SPI Flash存儲器進行時鐘控制。接著發出8位讀命令后跟24位起始地址0x000000和目標命令集的適量虛擬字節。FPGA從地址0開始讀取SPI Flash存儲器陣列，直到讀完所需的配置位數。如果從存儲器件讀取到有效比特流，則發DONE信號，以指示FPGA配置成功。圖1為SPI配置方式的時序。

　　圖2是AT45DB161D SPI Flash的配置接口。這種配置方式只占用了FPGA芯片的4個引腳，而且配置成功之后，所有SPI引腳都成為可用的用戶I／O引腳，這就節省了FPGA的引腳資源。