Leon3的接口配置設(shè)計(jì)

　　該配置邏輯模塊完成以下幾方面的功能：?jiǎn)?dòng)FPGA1配置時(shí)序;向FPGA1內(nèi)部傳入配置數(shù)據(jù);監(jiān)測(cè)FPGA1是否正常配置。使用嵌入式CPU軟核配置FPGA1的流程如下：

　?、賳?dòng)FPGA1的配置時(shí)序。CPU地址線選中FPGA2內(nèi)部編程寄存器，數(shù)據(jù)線輸出FPGA1配置控制信號(hào)CS、WRITE和PROGRAM，將CS和WRITE置低，PROGRAM置高。

　　②監(jiān)測(cè)FPGA的配置狀態(tài)。CPU地址線選中FPGA2內(nèi)部輸入寄存器，接收FPGA1的輸出信號(hào)INIT，若其值為高，那么CPU開始發(fā)出FPGA1的配置數(shù)據(jù)，否則持續(xù)檢查INIT的值，直到其值為1。

　　③向FPGA1內(nèi)傳送配置數(shù)據(jù)。CPU地址線選中FPGA2內(nèi)部配置寄存器，數(shù)據(jù)線Data[15：8]輸出FPGA1的配置數(shù)據(jù)，Data[0]產(chǎn)生配置時(shí)鐘CCLK，在CCLK的上升沿FPGA1接收配置數(shù)據(jù)。配置數(shù)據(jù)傳送分兩步，首先Data[0]置0，然后Data[0]置1。CCLK產(chǎn)生一個(gè)上升沿，在此過程中Data[15：8]數(shù)據(jù)保持不變。重復(fù)此過程，CPU輸出FPGA1全部配置數(shù)據(jù)。

　?、軝z查FPGA1是否配置成功。FPGA1的配置數(shù)據(jù)被傳送至結(jié)束時(shí)，CPU地址線選中FPGA2內(nèi)部輸入寄存器，接收FPGA1的輸出信號(hào)DONE。若其值為高時(shí)，說明FPGA1配置成功，否則需要重新配置FPGA1。

　　SelectMap接口配置方式下FPGA的時(shí)序如圖3所示。

　　3 仿真及分析

　　FPGA2采用Xilinx公司的Virtex-5 XC5VFX70T，SelectMap接口控制IP核采用VHDL語言實(shí)現(xiàn)，嵌入式CPU軟核采用的是歐空局開發(fā)的Lcon3軟核。在XilinxISE 10.1平臺(tái)下完成對(duì)Lcon3 CPU軟核處理器、外圍控制器及自定義SelectMap接口控制IP核集成的設(shè)計(jì)、綜合，利用Modelsim SE6.0完成仿真。

　　SelectMap配置仿真波形如圖4所示。由于FPGA1(Virtex-5 XC5VSX95T)的配置數(shù)據(jù)較大，仿真出完整的配置過程是不現(xiàn)實(shí)的，圖中用5個(gè)字節(jié)的配置數(shù)據(jù)來代替FPGA的完整配置過程。為了把配置寄存器數(shù)據(jù)Data和并行配置的8位數(shù)據(jù)相對(duì)照，分離出了Data的高8位Data[15：8]。從圖中可以看出，在一次完整的配置過程中，CS和WRITE為低，PROGRAM為高，當(dāng)監(jiān)測(cè)到INIT為高時(shí)發(fā)出配置數(shù)據(jù)，在配置時(shí)鐘CCLK的上升沿接收8位配置數(shù)據(jù)，DONE信號(hào)為高電平指示配置完成。該仿真結(jié)果和SelectMap配置方式的FPGA時(shí)序一致，證明了本設(shè)計(jì)的正確性及可行性。

　　結(jié)語

　　通過使用嵌入式Lcon3 CPU軟核和FPGA及開發(fā)板上的存儲(chǔ)器件，實(shí)現(xiàn)了對(duì)Xilinx公司的FPGA進(jìn)行SelectMap配置的一種有效的方案。該方法除了可以完成FPGA芯片的配置外，更重要的是可以靈活地在線升級(jí)系統(tǒng)、修改和調(diào)試FPGA程序。如果存儲(chǔ)空間夠大，可以存儲(chǔ)不同功能的FPGA程序代碼，這樣就可根據(jù)實(shí)際情況來加載不同代碼，甚至通過通信接口也可以方便地實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程下載代碼和更新系統(tǒng)，使整個(gè)系統(tǒng)可在線配置，增強(qiáng)了系統(tǒng)的適用性和靈活性。