P LD CP LD FP GA 应 用
文章编号 :1008- 0570(2007)01- 2- 0242- 02
中 文 核 心 期 刊《 微 计 算 机 信 息 》 嵌 入 式 与 S OC )2007 年 第 23 卷 第 1-2 期 (
嵌入式系统和 FPGA 的总线控制器的设计实现
Ge n e ra l Bu s Co n tro lle r Ba s e d o n Em b e d d in g S ys te m a n d FPGA
(天津科技大学 )李 家 星
LI J IAXING
摘要 : 本 文 实 现 了 一 种 基 于 嵌 入 式 和 FPGA 的 通 用 总 线 控 制 器 的 设 计 方 案 . 该 方 案 能 够 在 不 改 变 硬 件 设 计 的 情 况 下 通 过 软 件升级实现对各种不同总线接口时序的控制, 从而实现了通用总线控制器, 并成功应用到通用编程器中, 极大提高了产品 的竞争力也大大缩减了开发人员的开发成本. 关键词 : 总线接口 ; 嵌入式系统 ;FPGA 中图分类号 :TP302 文献标识码 :A
技 术 创 新
Abstr act:This paper realizes a design scheme to sequential controller of general purpose interface based on embedding mood and FP- GA technique. This scheme can realize any kinds of bus interfacing sequential controlling only by software upgrading in the case of not changing hardware design,so it could have implemented universal interface sequential controller that has achieved in the general compilers, and it can not only get up hugely the competitive capacity of product but also cut down development cost immensely. Keywor ds:Bus inter face,embedding system,FPGA
1 引言
在电 子 产品 的 设 计与 开 发 阶段 , 电 子 工程 师 需 要 和 各 种 各 样 的 集 成 电 路 ( IC- Integrated Circuit) 打 交 道 , 比 如 EEPROM,
统从 服 务器 获 取 待烧 录 芯 片的 目 标 文件 至 控 制器 的 存 储 器 , 微 处 理器 再 根 据命 令 对 芯片 类 型 解析 , 通 过 分析 将 对 应总 线 接 口 的 驱 动 编程 至 FPGA, 使 FPGA 具有 该 总 线的 驱 动 能力 , 从 而 根 据 微 处 理的 命 令 产生 相 应 的总 线 时 序, 实 现 对 目标 芯 片 的 编 程 以及读取芯片内容等功能.微处理器再根据读出或写入的内容 计算校验和, 将内容或校验和通过网络传递给上位机, 告知操 作人员对芯片操作成功与否.因此整个硬件系统的总体框架图 见图 1 .
FLASH, CPLD( 复 杂 可 编 程 逻 辑 器 件 ) , FPGA( 现 场 可 编 程 门 阵
列器 件 ) 等 .这些 集 成 电路 都 存 在一 个 共 同的 特 性 就是 需 要 通 过 外 部 设备 对 芯 片进 行 编 程, 从 而 实 现芯 片 的 功能 价 值 .由 于 这 些 芯 片 采 用 的 存 储 介 质 (TTL, CMOS 等 ) 和 总 线 接 口 ( I2C, 并行接口 等 ) 的不 同 , 导 致了 其 编 程电 压 和 编程 时 序 SPI, JTAG, 的千差万别.传统的总线控制器一般只针对单一电平或单一接 口类 型 的芯 片 进 行编 程 , 称 为专 用 编 程器 .而 现 有的 通 用 总 线 控 制 器虽 然 在 支持 芯 片 类型 上 有 了较 大 的 扩展 , 但 是 存在 着 价 格昂 贵 , 新升 级 不 方便 等 缺 点, 深 深 束 缚了 开 发 人员 , 也 加 大 更 了产品的开发成本. 正是基于上述需求, 本文提出了一种通用总线控制器的设计 原理. 该总线控制器采用嵌入式系统再辅助 FPGA 的设计. 嵌入式 微控制器的优势在于将微处理器内核与丰富多样的外围接口设 备紧密结合, 在提供强大的运算, 控制功能的同时, 降低了系统成 本和功耗, 因而适合作为数字系统的控制核心; FPGA 的优势在于 超高速, 丰富的逻辑资源以及用户可灵活配置的逻辑功能, 可适用 于逻辑接口功能多种多样, 灵活可变的场合.将二者结合形成优 势互补, 从而降低了通用总线控制器的高成本, 实现了其灵活升级 更新的功能以及可适应不同种类型芯片的编程. 综上 所 述, 系 统 实 现的 重 点 和难 点 是 如何 对 系 统 进 行 自 动 升级, 如何对 FPGA 的配置文件进行动态配置等.

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