基于FPGA的微型數(shù)字存儲系統(tǒng)設(shè)計方案

　　3 系統(tǒng)軟件設(shè)計

　　3．1 FPGA對Flash的讀、寫、擦除操作

　　FPGA執(zhí)行對Flash的讀、寫、擦除操作是利用VHDL語言的狀態(tài)機(jī)實現(xiàn)的。狀態(tài)機(jī)控制Flash的時序電路簡單易行，邏輯關(guān)系一目了然。XC2S50接收到CY7C68013傳來的擦除控制命令，立即執(zhí)行擦除操作。按照時序，首先寫入自動塊擦除設(shè)置命令60H，之后依次寫入2個行地址和1個列地址進(jìn)行尋址，而后寫入擦除命令D0H開始執(zhí)行擦除操作。

　　讀操作較為復(fù)雜，需要XC2S50和CY7C68013協(xié)同工作。這里只給出讀信號的操作過程。先寫人讀設(shè)置命令00H，因為讀一次執(zhí)行一頁，所以地址的寫入是2個行地址和3個列地址，之后寫入讀命令，在等待rb變高后就可發(fā)送re信號將數(shù)據(jù)從Flash讀出。寫操作過程與讀操作類似，但寫操作完全由 XC2S50控制，寫完命令、地址后，開始寫入數(shù)據(jù)，直到寫滿2 KB數(shù)據(jù)，最后輸入頁編程命令。需要注意每寫完2 KB數(shù)據(jù)，F(xiàn)lash返回的狀態(tài)信號rb所等待的時間較長，大約是140μs。圖2為頁編程的流程。

　　3．2 CY7C68013控制邏輯及固件程序設(shè)計

　　CY7C68013主要完成兩部分工作，一是實現(xiàn)對擦除的控制開關(guān)命令，即上位機(jī)通過USB接口發(fā)送擦除命令，CY7C68013接收到這個命令后，會發(fā)送一個約為200 ms低脈沖通知FPGA啟動擦除操作；二是通過與FPGA配合，完成從Flash通過CY7C68013的GPIF接口讀入上位機(jī)的任務(wù)。 CY7C68013所用到的I／O包括控制線USBCTR1，狀態(tài)線US-BS0，讀信號線USBRD及8條數(shù)據(jù)線。

　　讀數(shù)時，首先由單片機(jī)發(fā)出讀數(shù)開始命令USBCTR1，F(xiàn)PGA接收到該命令后開始初始化，包括寫入讀數(shù)設(shè)置命令、地址及讀數(shù)命令，等待rb變高， USBS0置低，當(dāng)單片機(jī)檢測到USBS0變低后，開始給出一系列脈沖GPIF(USBRD)，將2 KB數(shù)據(jù)依次讀出。與此同時，F(xiàn)PGA在等待幾百納秒后將USBS0置高，單片機(jī)在判斷USBS0變高后也將USBCTR1拉高，為下一頁讀數(shù)做準(zhǔn)備。讀數(shù)時序如圖3所示。