基于CPCI總線(xiàn)的FPGA加載設(shè)計(jì)

　　0 引言

　　由于具有極強(qiáng)的實(shí)時(shí)性和并行處理能力，F(xiàn)PGA芯片在無(wú)線(xiàn)通信、信號(hào)處理等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。

　　作為一種半定制電路，F(xiàn)PGA 的使用非常靈活，對(duì)于同一片F(xiàn)PGA,通過(guò)加載不同的編程數(shù)據(jù)可以產(chǎn)生不同的電路功能。但是，由于基于靜態(tài)只讀存儲(chǔ)器（SRAM,Static Random Access Memory）的架構(gòu)，F(xiàn)PGA 掉電后就變?yōu)榘灼?，再次上電時(shí)需要EPROM 芯片對(duì)其進(jìn)行加載。對(duì)于需要切換算法的場(chǎng)景，就需要通過(guò)上位機(jī)對(duì)其進(jìn)行動(dòng)態(tài)加載。本文在深入分析了FPGA 配置流程和理解CPCI 總線(xiàn)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了基于CPCI 總線(xiàn)的FPGA 動(dòng)態(tài)加載。

　　1 硬件設(shè)計(jì)

　　系統(tǒng)中需要對(duì)三片Virtex5 系列的芯片進(jìn)行動(dòng)態(tài)加載，整個(gè)硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖1 所示。Spartan-3E與PCI9656直接相連，作為主控制芯片Spartan-3E一方面接收來(lái)自CPCI 總線(xiàn)的數(shù)據(jù)，對(duì)V5 芯片進(jìn)行參數(shù)下載、動(dòng)態(tài)加載等；另一方面接收V5 芯片的傳遞來(lái)的各類(lèi)數(shù)據(jù)，根據(jù)上層軟件的請(qǐng)求，將各類(lèi)狀態(tài)信息或?qū)崟r(shí)處理數(shù)據(jù)上傳到工控機(jī)。

　　2 PCI9656 芯片介紹

　　PCI 接口協(xié)議比較復(fù)雜，接口電路實(shí)現(xiàn)起來(lái)較為困難，在設(shè)計(jì)基于PCI或CPCI總線(xiàn)的數(shù)字設(shè)備時(shí)，采用各公司提供的通用PCI I/O 芯片或IP 核，可簡(jiǎn)化復(fù)雜的PCI 接口設(shè)計(jì)。PCI9656 是PLX 公司為高速PCI 總線(xiàn)應(yīng)用而設(shè)計(jì)的通用I/O 芯片，PCI9656配備DMA 引擎、可編程直接主控和直接從屬數(shù)據(jù)傳輸模式以及PCI 信息傳輸功能。零等待狀態(tài)突發(fā)操作，PCI 總線(xiàn)突發(fā)傳輸速度高達(dá)528 MB/s,局域總線(xiàn)突發(fā)傳輸速度高達(dá)264 MB/s.