基于CPCI總線的FPGA加載設計

　　4.2 參數(shù)模塊

　　由于以突發(fā)模式下載到Spartan-3E 的數(shù)據(jù)是以32 bit 為單位的，且三片F(xiàn)PGA 需要的參數(shù)各不相同，因此需要對下載到Spartan-3E 的數(shù)據(jù)進行整理分類，再根據(jù)不同需求，下載到三片F(xiàn)PGA 中去。

　　狀態(tài)參數(shù)的上傳與下載流程相反。

　　4.3 FPGA 加載模塊

　　DMA 方式下載到Spartan-3E 的32 bit數(shù)據(jù)在塊內是連續(xù)的，但是塊與塊之間是不連續(xù)的，為了保證FPGA 加載過程不中斷，在Spartan-3E 中需要一個FIFO 將數(shù)據(jù)進行緩沖，從而保證BIT 數(shù)據(jù)流的連續(xù)性。為了確保加載數(shù)據(jù)在FIFO 中讀不空，在設計中當FIFO 中的可讀的數(shù)據(jù)大于一定門限的時候觸發(fā)加載邏輯，同時為了防止FIFO 寫滿導致丟失數(shù)據(jù)，當FIFO中可讀的數(shù)據(jù)到達一定門限后，就不再請求DMA.通過這樣的保護，可以保證BIT 流加載文件在加載邏輯開始后可以連續(xù)不斷的輸入給FPGA,直到FPGA 加載完成。

　　工控機按照32 bit 讀取BIT 文件存在Byte 翻轉的情況，下載到Spartan-3E 后需要再把32 bit的數(shù)據(jù)進行翻轉過來，只需要用FIFO 讀時鐘32 倍頻的時鐘進行計數(shù)，將FIFO 讀出的32 bit 數(shù)據(jù)按照翻轉的對應關系順序送出讀取即可滿足要求。

　　為了區(qū)分3片F(xiàn)PGA 的加載，設計兩比特的標志位，用以區(qū)分不同的FPGA.在加載FPGA 之前先通過軟件先下載兩比特標志位，配置模塊根據(jù)標志位，切換數(shù)據(jù)流向，從而可以配置3 片不同的FPGA.

　　5 軟件設計

　　PCI9656 芯片的驅動程序從其配套的SDK 開發(fā)包中獲取，工控機的控制軟件由C++語言完成，開發(fā)環(huán)境基于Borland 公司的C++Builder6.

　　在PLX公司提供的軟件開發(fā)包中，含有PCI9656與上位機通信的動態(tài)庫文件Plxapi.dll.該文件包含了眾多函數(shù)，可以直接調用。在設計中用PlxIoPortWrite 和PlxIoPortRead 來實現(xiàn)突發(fā)數(shù)據(jù)的下載和上傳，用PlxDmaBlockTransfer來實現(xiàn)FPGA的配置數(shù)據(jù)流的下載和大量實時數(shù)據(jù)的上傳。

　　6 結語

　　本文提出了基于CPCI 總線的FPGA 動態(tài)加載的設計與實現(xiàn)，在40 M 的工作時鐘下，在對同一塊FPGA 進行加載時，加載速度可以達到JTAG 加載方式的10 倍之多。該設計可以對三片F(xiàn)PGA 芯片進行快速穩(wěn)定的下載，與常規(guī)PROM 加載方式相比有著快速靈活的優(yōu)勢，對加載速度和實時性要求比較高的系統(tǒng)設計中，具有很強的可操作性和可借鑒性。