基于单片机实现FPGA的加载配置

随着电子技术的发展，数字系统的设计正朝着速度快、容量大、体积小、重量轻的方向发展。高密度现场可编程逻辑器件的出现将大量逻辑功能集成于一个单片 IC之中。对基于 E2PROM (或 Flash Memory)工艺的器件，配置数据在掉电后不会丢失，可以直接采用Byte Blaster并口下载电缆对其进行配置［1］，但基于该架构的器件的集成度较低；然而对基于SRAM工艺的器件，配置数据在器件掉电后会丢失，但器件的集成度较高。由于在当前项目开发中所需使用的可编程逻辑器件的集成度要求越来越高，基于SRAM工艺的器件被广泛使用。如何将配置数据成功地写入目标器件，并且保证其在掉电再上电后能够自动恢复配置数据，成为电子设计工程师能否正确使用基于 SRAM工艺的器件必须掌握的一项技术。本文介绍采用 AT89S52单片机实现 FPGA器件的被动串行 (PS)模式的下载配置［2］。

1系统组成

该系统的硬件电路由AT89S52单片机、E2PROM存储器AT28C256、复位电路和被配置FPGA器件组成，如图1所示。

2FLEX10K系列器件的配置文件

对于同一个FLEX系列的器件而言，可以由开发软件生成不同种类的配置文件。对不同的配置 方法应该采用相应的配置文件。本系统采用RBF文件配置。RBF文件，是一种纯ASCⅡ码文件，该文件的优点是他能够被任何汇编或高级语言编译器读出。

在开发软件MAX PLUSⅡ中*SOF文件转换为*RBF文件，转换后的RBF文件大小均为1 4.4 k，如图2所示。所以利用E2PROM存储器AT28C256可以达到配置Altera公司FLEX1 0K10的目的，如果需要配置其他FLEX10K则需要选择合适的E2PROM存储器。

3硬件原理图

硬件原理如图3所示。上电后，单片机执行程序完成如下操作:将已经存储在E2P ROM存储器AT28C256中的器件配置文件读出［3］；采用被动串行模式 (PS)［2］将该文件配置到 FPGA器件 中，从而实现器件上电或复位后自动恢复配置数据的功能。然后，单片机就会工作在动态停机状态。

4单片机软件程序设计

　  
5结语

本系统可用于配置所有Altera公司生产的基于SRAM架构的FPGA器件和Xilinx公司生产的基于SRAM架构的FPGA器件以及其他主流器件制造公司生产的基于 SRAM架构的器件，具有很强的通用性。由于该电路使用的元器件非常少，也可以将其制作成面积很小、便于携带的通用下载配置板使用。该下载配置方案已经过实际调试、使用，其工作稳定可靠，具有很好的应用前景。

参考文献
［1］林　敏，方颖立.VHDL数字系统设计与高层次综合［M］.北京:电子工业出版社，2002.
［2］潘　松，黄继业.EDA技术实用教程［M］.北京:科学出版社，2002.
［3］徐维祥，刘旭敏.单片机微型机原理及应用［M］.大连：大连理工大学出版社，1996.