基于DS89C450的Xilinx PROM在系统编程设计(2)

　　无论是在IAP程序更新高32 KB区的用户代码时，还是在刷新Platform Flash PROM内的配置数据时，在DS89C450和上位机之间都会有大量的数据传递。DS89C450内部集成了1 KB的数据存储器，它将用作数据的缓存，因此不需要再扩展外部数据存储器。同时，采用汇编语言开发，将有效提高资源的利用率。这1 KB数据存储器在默认情况下是不可用的，需要设置相应的特殊功能寄存器位来激活。将DME0位(PMR.0)置1激活它，激活之后采用MOVX指令访问，相比访问外部扩展的数据存储器速度更快。

　　4 DS89C450与Xilinx Platform Flash PROM

　　结合Xilinx的器件，先简要介绍JTFAG接口的工作原理。

　　JTAG又称为边界扫描(boundary scan)，是符合IEEE STD 1149.1的通信标准，它含有一个TAP控制器，也就是一个状态机。所有的指令、数据的输入以及数据的输出都是在状态机的控制下完成的，如图3所示。

　　JTAG接口一般用到了下面4根线：

　　TMS——模式选择输入，在TCK的上升沿送入TAP控制器，用于状态的转换;

　　TDI——输入引脚，指令和数据通过它在TCK的上升沿送入TAP控制器;

　　TDO——输出引脚，数据在TCK的下降沿由此输出;

　　TCK——输入时钟，为TAP控制器的输入和输出提供时序控制。

　　TAP控制器含有1个指令寄存器和若干数据寄存器(数据扫描链)，对于Xilinx的可编程逻辑器件，其指令寄存器一般为8位。TAP控制器的工作流程是，通过TMS引脚，使状态机按照图3所示的转换图处于某一状态下，送入特定的指令，TAP控制器对指令进行译码，译码结果将产生相关动作，例如选择一条数据扫描链准备接收数据，或捕获功能引脚信号到数据寄存器等。

　　本设计中，硬件连接图如图4所示，每个JTAG接口都与一片74AHCT245相连，DS89C450的P1.0、P1.1、P1.2、P1.3分别对应TMS、TD-I、TDO、TCK的功能;而P1.4、P1.5、P1.6、P1.7通过译码器74HC138构造片选逻辑。当P1.7为低电平时，译码器74HC138所有的输出引脚/Y0～/Y7均为高电平，所有74AHCT245的/0E脚均为高，因此，所有的JTAG接口均未选中，这时，它们都可以通过Xilinx Impact软件进行操作。这个状态作为系统上电之后的默认状态。图4作为示意图，只画出了2个JTAG接口，而最多可以连接8个JTAG接口。

　　当需要对某个JTAG连接的Platform Flash PROM编程时，上位机通过串口向DS89C450发出命令，DS89C450收到正确的命令之后，打开译码器的G1门，对8个JTAG接口进行扫描，将扫描到的IDCODE上报上位机，空的JTAG接口将扫描到全“1”码;然后，上位机送出需更新代码的板卡地址，DS89C450根据这个地址选择指定的JTAG接口(即选择了需要更新代码的PlatformFlash PROM)，自动升级也就开始了。升级结束，关闭译码器的G1门，回到默认状态。

　　一般情况下，具体到某一块板卡，其上的JTAG插针，是将Platform Flash PROM的JTAG和FPGA的JTAG串联起来的菊花链结构。例如，插针的TDI→(TDI，TDO)→(TDI，TDO)→插针的TDO，用括号内的表示XCF01S或FPGA。因此，在图4中的JTAG接口指的是JTAG插针，而非某个具体器件的JTAG口。基于这一点，DS89C450要实现对Platform Flash PROM的操作，需要将菊花链中的FPGA旁路(bypass)。

　　要对Platform Flash PROM的内容进行更新，上位机需将新文件(bin格式)按照一定长度的字节数分批次送给DS89C450，DS89C450将本次收到的定长数据写入Platform Flash PROM，写完之后，准备接收下一帧，依此往复，直到将新文件处理完。

　　对于XCF01S，其扇区大小为256字节，下面以每次传输256个字节为例，图5给出了操作Platform Flash PROM的指令及编程流程。表1为操作Platform FlashPROM的指令。

　　结语

　　本设计的优点是低成本、高性能、高灵活性。低成本体现在硬件上，用到的器件少，节省电路板空间;DS89C450是一款高性能的单片机，速度快，工作稳定;高灵活性体现在2个更新——一是可通过IAP程序更新DS89C450内部高32 KB区的用户程序，二是可通过DS89CA50内部高32 KB区的用户程序来更新Platform Flash PROM内的数据。同时，多片Platform Flash PROM的更新实现。这样，整个系统的更新维护将十分方便。