基于A(yíng)RM的FPGA加載配置實(shí)現

發(fā)布時(shí)間:2010-7-18 00:19    發(fā)布者:conniede
關(guān)鍵詞: arm , FPGA , 加載配置
引言   

基于SRAM工藝FPGA在每次上電后需要進(jìn)行配置,通常情況下FPGA的配置文件由片外專(zhuān)用的EPROM來(lái)加載。這種傳統配置方式是在FPGA的功能相對穩定的情況下采用的。在系統設計要求配置速度高、容量大、以及遠程升級時(shí),這種方法就顯得很不實(shí)際也不方便。本文介紹了通過(guò)ARM對可編程器件進(jìn)行配置的的設計和實(shí)現。
  
1 配置原理與方式
  
1.1配置原理
  
在FPGA正常工作時(shí),配置數據存儲在SRAM單元中,這個(gè)SRAM單元也被稱(chēng)為配置存儲器(Configuration RAM)。由于SRAM是易失性的存儲器,因此FPGA在上電之后,外部電路需要將配置數據重新載入到片內的配置RAM中。在芯片配置完成后,內部的寄存器以及I/O管腳必須進(jìn)行初始化。等初始化完成以后,芯片才會(huì )按照用戶(hù)設計的功能正常工作!
  
1.2配置方式

根據FPGA在配置電路中的角色,其配置數據可以使用3種方式載入到目標器件中:
·FPGA主動(dòng)(Active)方式;
·FPGA 被動(dòng)(Passive)方式;
·JT
AG 方式;
  
在FPGA 主動(dòng)方式下,由目標FPGA來(lái)主動(dòng)輸出控制和同步信號(包括配置時(shí)鐘)給專(zhuān)用的一種串行配置芯片,在配置芯片收到命令后,就把配置數據發(fā)到FPGA,完成配置過(guò)程。在被動(dòng)方式下,由系統中的其他設備發(fā)起并控制配置過(guò)程,FPGA只輸出一些狀態(tài)信號來(lái)配合配置過(guò)程。被動(dòng)方式包括被動(dòng)串行PS(Passive Serial )、快速被動(dòng)并行FPP(Fast Passive Parallel)、被動(dòng)并行同步PPS(Passive Parallel Serial)、被動(dòng)并行異步PPA(Passive Parallel Asynchronous)、以及被動(dòng)串行異步PSA(Passive Serial Asynchronous)。JTAG是IEEE 1149.1邊界掃描測試的標準接口。從JTAG接口進(jìn)行配置可以使用Altera的下載電纜,通過(guò)Quartus工具下載,也可以采用微處理器來(lái)模擬JTAG時(shí)序進(jìn)行配置。
  
2硬件電路設計
  
AT91ARM9200對EP1C6配置的硬件電路示意圖如圖1所示。
  
在配置FPGA時(shí),首先需要將年nCONFIG拉低(至少40us), 然后拉高。當nCONFIG被拉高后,FPGA的nSTATUS也將變高,表示這時(shí)已經(jīng)可以開(kāi)始配置,外部電路就可以用DCLK的時(shí)鐘上升沿一位一位地將配置數據寫(xiě)進(jìn)FPGA中。當最后一個(gè)比特數據寫(xiě)入以后,CONFIG_DONE管腳被FPGA釋放,被外部的上拉電阻拉高,FPGA隨即進(jìn)入初始化狀態(tài)。

  圖 1 ARM配置FPGA電路原理圖
  
3軟件設計

本文在設計時(shí)使用Linux系統,軟件編寫(xiě)和調試是在A(yíng)DS 下。主要程序如下:
static AT91PS_PIO pioc;
inline void pioc_out_0 (int mask)
{
  pioc->;PIO_CODR = mask;
}
inline void pioc_out_1 (int mask)
{
  pioc->;PIO_SODR = mask;
}
inline int pioc_in (int mask)
{
  return pioc->;PIO_PDSR & mask;
}
inline void xmit_byte (char c)
{
  int i;
  for (i = 0; i < 8; i++)
  {
  if (c & 1)
           pioc_out_1 (DATA0);
      else
           pioc_out_0 (DATA0);
           pioc_out_0 (DCLK);
           pioc_out_1 (DCLK);
      c >>= 1;
   }
}

void pioc_setup ()
{
   pioc->;PIO_PER   =DATA0 | nCONFIG | DCLK | nSTATUS | CONF_DONE;
   pioc->;PIO_OER   =DATA0 | nCONFIG | DCLK;
   pioc->;PIO_ODR   =nSTATUS | CONF_DONE;
   pioc->;PIO_IFER   =nSTATUS | CONF_DONE;
   pioc->;PIO_CODR   =DATA0 | nCONFIG | DCLK; pioc->;PIO_IDR   =DATA0 | nCONFIG | DCLK | nSTATUS | CONF_DONE;
   pioc->;PIO_MDDR =DATA0 | nCONFIG | DCLK;
   pioc->;PIO_PPUDR =DATA0 | nCONFIG | DCLK | nSTATUS | CONF_DONE;
   pioc->;PIO_OWDR =DATA0 | nCONFIG | DCLK | nSTATUS | CONF_DONE;
}
int pioc_map ()
{
    int fd;
    off_t addr = 0xFFFFF800;   // PIO controller C
    static void *base;
    if ((fd = open ("/dev/mem", O_RDWR | O_SYNC)) == -1)
     {
       printf ("Cannot open /dev/mem.\n");
       
return 0;
     }
    printf ("/dev/mem opened.\n");
    base = mmap (0, MAP_SIZE, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, addr & ~MAP_MASK);
    if (base == (void *) -1)
    {
    printf ("Cannot mmap.\n");
      return 0;
    }
    printf ("Memory mapped at address %p.\n", base);
    pioc = base + (addr & MAP_MASK);
    return 1;
}
int main (int argc, char **argv)
{
    FILE *file;
    char data[16];
    int nbytes, i;?
    if (argc != 2)
   {
      printf ("%s \n", argv[0]);
      return -1;
   }
    file = fopen (argv[1], "r");
    if (!file)
   {
       printf ("File %s not found.\n", argv[1]);
       return -1;
   }
   if (!pioc_map ())
        return -1;
   pioc_setup ();
   pioc_out_0 (nCONFIG);
   for (i = 0; i < 10000 && pioc_in (nSTATUS); i++) { }
   if (i == 10000)
   {
       printf ("nSTATUS = 1 before attempting configuration.\n");
       return -1;
    }
    pioc_out_1 (nCONFIG);
    for (i = 0; i < 10000 && !pioc_in (nSTATUS); i++) { }
    if (i == 10000)
    {
    printf ("Timeout waiting for nSTATUS = 1.\n");
       return -1;
    }
    while ((nbytes = fread (data, sizeof (char), sizeof (data), file)) > 0)
    {
       if (pioc_in (CONF_DONE))
       {
             printf ("CONF_DONE = 1 while transmitting data.\n");
             return -1;
        }
        if (!pioc_in (nSTATUS))
        {
           printf ("nSTATUS = 0 while transmitting data.\n");
           return -1 ;

        }
        for (i = 0; i < nbytes; i++)
             xmit_byte (data);
   }
   for (i = 0; i < 10000 && !pioc_in (CONF_DONE); i++)
   {
       if (!pioc_in (nSTATUS))
       {
          printf ("nSTATUS = 0 while transmitting data.\n");
          return -1;
       }
       pioc_out_0 (DATA0);
       pioc_out_0 (DCLK);
       pioc_out_1 (DCLK);
   }
   if (i == 10000)
   {
          printf ("Timeout waiting for CONF_DONE = 1.\n");
          return -1;


   }
   return 0;
}
  
4 結論
  
本文給出了基于A(yíng)RM的FPGA加載配置軟件實(shí)現。這種方法充分利用了ARM的速度快、靈活的特點(diǎn),節省了開(kāi)發(fā)成本,又滿(mǎn)足了一些特殊的系統設計要求。本方法也適用于其它的微處理器。
本文地址:http://selenalain.com/thread-15501-1-1.html     【打印本頁(yè)】

本站部分文章為轉載或網(wǎng)友發(fā)布,目的在于傳遞和分享信息,并不代表本網(wǎng)贊同其觀(guān)點(diǎn)和對其真實(shí)性負責;文章版權歸原作者及原出處所有,如涉及作品內容、版權和其它問(wèn)題,我們將根據著(zhù)作權人的要求,第一時(shí)間更正或刪除。
您需要登錄后才可以發(fā)表評論 登錄 | 立即注冊

相關(guān)視頻

關(guān)于我們  -  服務(wù)條款  -  使用指南  -  站點(diǎn)地圖  -  友情鏈接  -  聯(lián)系我們
電子工程網(wǎng) © 版權所有   京ICP備16069177號 | 京公網(wǎng)安備11010502021702
快速回復 返回頂部 返回列表
午夜高清国产拍精品福利|亚洲色精品88色婷婷七月丁香|91久久精品无码一区|99久久国语露脸精品|动漫卡通亚洲综合专区48页