如何使用CPU配置FPGA的详细资料说明

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上传日期: 2020-08-13

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资料介绍

标签:EPROM(50)cpu(3936)fpga(11344)

  一。 概述

  二。 目前很多产品都广泛用了FPGA ,虽然品种不同, 但编程方式几乎都一样: 利用专用的EPROM 对FPGA 进行配置。专用的EPROM 价格不便宜,且大不跟上都是一次性OPT 方式编程。一旦更改FPGA 设计,代价不小。为了进一步降低产品的成本和升级成本, 可以考虑利用板上现有CPU 子系统中空闲的ROM 空间存放FPGA 的配置数据, 并由CPU模拟专用EPROM 对FPGA 进行配置。本文将以PowerPC860 和EP1K30 为例,讲解如何利用CPU 来配置FPGA 。CPU 配置FPGA 的优点与Configuration EPROM 方式相比本设计有如下优点:

  1.降低硬件成本—— 省去了FPGA 专用EPROM 的成本,而几乎不增加其他成本。以ALTERA 的10K 系列为例,板上至少要配一片以上的EPC1,每片EPC1 的价格要几十元, 容量1M 位。提供1Mb 的存储空间, 对于大部分单板来说(如860系统的单板) ,是不需要增加硬件的。即使增加1Mb 存储空间,通用存储器也会比FPGA 专用EPROM 便宜。

  2.可多次编程—— FPGA 专用EPROM 几乎都是OTP ,一旦更换FPGA 版本,旧版本的并不便宜的EPROM 只能丢弃。如果使用本设计对FPGA 配置,选用可擦除的通用存储器保存FPGA 的编程数据,更换FPGA 版本,无须付出任何硬件代价。这也是降低硬件成本的一个方面。

  3. 实现真正“ 现场可编程”--FPGA 的特点就是“ 现场可编程” ,只有使用CPU 对FPGA 编程才能体现这一特点。如果设计周全的话,单板上的FPGA 可以做到在线升级。

  4. 减少生产工序-- 省去了对“FPGA 专用EPROM” 烧结的工序,对提高生产率,降低生产成本等均有好处。对于双面再流焊的单板,更可省去手工补焊DIP 器件的工序。当然,与ConfiguraTIon EPROM 方式相比也有一些需要注意的的地方:

  1.需要CPU 提供5 根I/O 线--一般来说,这并不困难。对于MPC860 一类的CPU 来说,区区5 根I/O 线是不成问题的。即使是某些设计中实在没有多余的I/O 供配置使用,也可通过板上的PLD 扩展。虽然这样做可能会增加成本,但获得的真正“ 现场可编程” 的功能是非常宝贵的。

  2. CPU 的Boot 应不依赖于FPGA-- 这在单板设计时需要特别考虑的。由于CPU 对FPGA 进行配置所需的资源很少,这一点比较容易做到。

  设计

  本设计严格按照FPGA 的PS 配置流程进行, 并在配置过程中始终监测工作状态, 在完善的软件配合下, 可纠正如上电次序导致配置不正常等错误。因此,采用此方法对FPGA 进行配置,性能将优于ConfiguraTIon EPROM 方式。本设计是利用板上现有CPU 子系统中空闲的ROM 空间存放FPGA 的配置数据, 并由CPU 模拟专用EPROM 对FPGA 进行配置,以降低硬件成本并实现FPGA 的在线升级。

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