基于单片机的复杂可编程逻辑器件快速配置方法

基于单片机的复杂可编程逻辑器件快速配置方法摘要：介绍基于 SRAM 的可重配置 CPLD 的原理，通过对多种串行配置的比拟，提出了由单片机和 FLASH 存储器组成的串行配置方式，并从系统复杂度、可靠性和经济性等方面进行了比拟和分析。 关键词：复杂可编程逻辑器件 静态随机存储器 被动串行 基于 SRAM〔静态随机存储器〕的可重配置 PLD〔可编程逻辑器件〕的出现，为系统设计者动态改变运行电路中PLD 的逻辑功能制造了条件。PLD 使用 SRAM 单元来保存配置数据。这些配置数据决定了 PLD 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 PLD 器件以外的 EPROM、EEPROM或 FLASH ROM 等非易失存储器内，以便使系统在适当的时候将其下载到 PLD 的 SRAM 单元中，从而实现在电路可重配置ICR〔In-Circuit Reconfigurability〕。 本文介绍笔者设计的 PLD ICR 控制电路，它不但线路结构简洁、开发容易、体积小、本钱低，并且在图 2 介绍的 ICR 控制电路中，其存储 PLD 配置数据的 FLASH 存储器采纳并行总线，交换速度较快。然而 PLD 配置数据较大，通常都在数十千字节以上。如何提高图 2 介绍的 ICR 控制电路的配置速度，使系统上电后的最短的时间内完成配置而进入正常工作状态，软件设计上的一个重点。1 基于 SRAM 的可重配置 CPLD 的结构与原理 早期的可编程逻辑器件大多采纳紫外线可擦除只读存储器〔EPROM〕和电可擦除只读存储器〔EEPROM〕方式。如GAL 系列、EPF7064、EPF7128 等。由于其结构简单、规模小，只能完成简单数字逻辑功能。此后，出现了一类结构上稍复杂的基于 SRAM 存储器的可编程芯片，即复杂可编程逻辑器件〔CPLD〕，它能完成各种数字逻辑功能。 采纳这些结构的可编程逻辑器件有 ALTERA 公司的 FLEX、ACEX、APEX 系列，XILINX 公司的 Spartan、Virtex 系列。多年来，ALTERA 公司一直致力于 CPLD 的开发。近几年，该公司又推出了很有竞争力的 CPLD 器件，即灵活的逻辑单元阵列的FLEX〔Flexible Logic Element Matrix〕系列产品。相对于其它一些厂家的 FPGA 产品来说，ALTERA 公司的 FLEX 系列产品有其独特之处。这主要表现在高密度、在线配置功能、高速度和连续式布线结构等方面。 查找表 LUT〔Look-Up-Table〕是基于 SRAM 的可重配置 PLD 的一个重要组成局部，LUT 本质上就是一...