如何使用CPU配置FPGA的详细资料说明

　　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。