FPGA电路重构技术的电子系统设计+电路图(5)

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2 DCLK TCK

3 NCONFIG TMS

8 DATA0 TDI

11 CONF_DONE TD0

13 NSTATUS NC

15 GND GND

18-25 GND GND

PS和JTAG的配置方式连接图

也有一种不太常用的配置方式，也是通过微型计算机对FPGA直接配置，但不同的是把连接FPGA和微型计算机的介质去掉，即不需要电缆，直接配置。简称为主控器配置。它在对FPGA进行配置过程中，和并口电缆配置方式不同的是，在FPGA功能配置期间，可跳过电缆传送，可以直接运转，这样就能够实现在对整体系统进行修改完善的同时，可以进行配置。

但它的缺点也是显而易见，当FPGA系统配置已经完成时，遇到突发状况或断电后，还要通过PC机重新传输配置，这样操作起来就显得非常麻烦而且耽误时间。

2.2 专用配置芯片配置FPGA的方案

本节采用了Altera研发的FLEX系列的FPGA芯片，其配置方式适用于专用芯片的配置方式。基于专用配置芯片的配置方法是通过可编程逻辑器件进行操控的，此配置方式有两种状态：初始状态和用户状态。

EPC芯片配置FPGA接线图

与微型计算机配置FPGA的方式不同，配置FPGA的模式是主动串行配置方式，FPGA芯片控制着整个过程，不会被外加芯片所影响，如图2-2所示，FPGA控制专用芯片EPC，把EPC中的数据通过引脚DATA0送入到FPGA的DCLK引脚中，由nCONFIG控制时间周期，经过一定的频率输出后，数据再从FPGA芯片中通过引脚DATA0送入EPC的DCLK引脚，进行保存备用。这种主从形式在操作时会显得极其方便，所以目前普遍利用该方法进行配置。但它的缺点是成本太高，用来储存配置数据的存储器和芯片价格昂贵、容量小，但是FPGA的配置数据的容量又比较大，进而需要的存储器和芯片数量大，所以实际操作起来，代价太高，耗资巨大，小成本的配置不建议采用该方法。

专用储存器和芯片都属于串行PROM器件，并行接口是通过大容量的PROM器件进行联结。由于每此配置过程中编程次数不同，在选择专用芯片时也会不同。

2.3 采用单片机程序配置FPGA

在设计单片机对FPGA进行配置时，由于设计需求，Altera公司研究的FLEX系列的FPGA芯片的输入输出信号电压相同，该芯片内部元件在常用的各种电压下都能够运行，并且制作精细，不易损坏，满足单片机配置条件，所以在设计方案时，应用FLEX系列FPGA芯片。由图2-3所示，FPGA芯片的MSEL0和MSEL1引脚全部接地，都呈低电平，即同步置0，所以该图的配置方式是被动串行方式。

U3是储存芯片，通过其内部的SCL（串行时钟）来控制数据传输的周期，使其同步地传输数据。在上升沿时，存储器U3接受外部微型计算机发出的数据。下降沿时，存储器U3发出数据给单片机U2。而SDL的任务是把U3保存的数据进行异步排序，避免乱码传输。单片机U2在接收到存储器U3发出的数据，并保存以备用。FPGA芯片U1的nCONFIG为复位端，低电平有效。CONFDONE与单片机P0.3/AD1相连接，并接入电源VCC和上拉电阻，VCC通电后，CONFDONE自动呈低电平，单片机随即进行数据发送，当数据发送完毕后，会自动变为高电平，如果它没有变为高电平，就表明数据发送失败，需要重新开始。当配置成功结束后，FPGA通过DCLK给单片机发出信号，使单片机恢复原始状态。