基于单片机的现场可编程门阵列的配置王艳*（辽宁工程技术大学经济管理学院，辽宁阜新123000）5摘要：本文介绍了基于SRAM查找表的现场可重配置FPGA的结构和原理，及其配置方法。通过对多种配置方法的比较，提出了由单片机和EPROM存储器组成的串行配置方式。这种方式结构简单，设计保密性好，易于升级，降低设计成本。关键词：计算机技术应用；现场可编程门阵列；静态随机存储器；查找表中图分类号：TP33610ConfigurabilityWaysofTheFieldProgrammableGateArrayonSingleChipWangYan(InstituteofEconomicsandManagement,LiaoningTechnicalUniversity,LiaoningFuxin123000)1520Abstract:ItisintroducedinthispaperspecialyaboutConstruction,PrincipleandConfigurabilitywaysoftheFieldProgrammableGateArrayonSRAMLookUpTable.Comparedwithothers,PassiveSerialwithSingleChipandEPROMisadopted.Thiswayisgoodatkeepingdesignsecretanddecreasingdesigncost.Itsconsructionisverysimpleandisuptoupgrade.Keywords:ComputerAppliantion；FPGA(FieldProgrammableGateArray);SRAM(StaticRandomAccessMemory)；LUT(LookUpTable)0引言在大规模可编程逻辑器件出现以前，把器件焊接在电路板上是设计数字系统的最后一253035步。当设计存在问题并解决后，设计者往往不得不重新设计印制电路板。设计周期长，设计效率低。CPLD、FPGA出现后，利用其在系统可编程或可重配置功能，设计者可以在进行逻辑设计而未进行电路设计时就把CPLD、FPGA焊接在电路板上，然后在设计调试时可一次次随心所欲的改变电路的硬件逻辑关系，而不用改变电路板的结构。1基于SRAM的FPGA的结构和原理可编程逻辑器件从结构上可分为[1]：⑴乘积项结构器件。其基本结构是〝与-或阵列〞的器件，大部分简单PLD和CPLD多是这种器件。⑵查找表结构器件。由简单的查找表组成可编程门，再构成阵列形式。大部分FPGA器件都采用基于SRAM的查找表结构。如XILINX的XC4000系列﹑SPATRAN系列，ALTERA的FLEX10K系列﹑ACEX系列都是基于SRAM查找表的典型FPGA器件。查找表（LUT）是一种函数发生器，一个N输入查找表能实现N个输入变量的任何逻辑功能。目前FPGA中多使用4输入的LUT，所以每一个LUT可以看成有4位地址线的16×1bit的RAM。当用户通过GDF原理图或VHDL语言描述了一个逻辑电路后，FPGA开发软件会自动计算逻辑电路的所有可能结果，并把结果事先存入查找表。这样，当多个信作者简介：王艳（1973-），女，讲师，主要研究方向：单片机及计算机网络.wangyanoiben@163.com-1-404550556065号进行逻辑运算时就等于输入一个地址进行查表，找出地址所对应的内容，然后将其输出即可[2]。2FPGA的配置原理FPGA使用SRAM单元来保存配置数据。这些配置数据决定了FPGA内部的互连关系和逻辑功能，改变这些数据，也就改变了器件的逻辑功能。由于SRAM的数据是易失的，因此这些数据必须保存在FPGA器件以外的EPROM、EEPROM或FLASHROM等非易失存储器内，以便使系统在适当的时候将其下载到FPGA的SRAM单元中，从而实现在系统可重配置ICR（In-CircuitReconfigurability[3][4]。ALTERA公司的FPGA有两种配置下载方式：主动方式（AS）与被动方式(PS)。在实验系统中，通常用计算机或控制器进行调试，可采用被动方式。将在FPGA集成开发环境（如QUARTUSII）下经编译﹑仿真后形成的编程文件用下载电缆下载到FPGA中，进行硬件调试与验证。电路设计成功后，将配置数据烧写固化在一个由ALTERA生产的专用EEPROM（如EPC1441）中。上电时，由这片配置EEPROM先对FPAG加载数据，几十毫秒后，FPGA即可正常工作。ALTERA的FPGA有六种配置模式:配置器件﹑PS(PassiveSerial)模式﹑PPS(PassiveParallelSynchronous)模式﹑PPA（PassiveParallelAsynchronous）模式、PSA(PassiveSerialAsynchronous)模式﹑JTAG(JointTestActionGroup)模式。其中，PS模式因FPGA与配置电路的互连最简单，对配置时钟的最小频率没有限制而应用最广泛，因此在ICR控制电路中通常采用PS配置方式来实现ICR功能。FPGA器件有三种工作状态：配置状态，初始化状态，正常工作状态（用户模式）。其时序如图。图1PS方式配置时...