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标题: 用CPU配置FPGA (四) 应用实例 [打印本页]

作者: bjxiong 时间: 2006-11-23 11:06 标题: 用CPU配置FPGA (四) 应用实例

共分为四部分，我把链接都写上，方便大家

【连载】用CPU配置FPGA（一）概述

地址：http://bbs.chinaecnet.com/ecbbs/post.asp?action=edit&BoardID=9&replyID=113949&ID=26969&star=1

【连载】用CPU配置FPGA（二）硬件设计

地址：http://bbs.chinaecnet.com/ecbbs/dispbbs.asp?boardID=9&ID=26971&page=1

【连载】用CPU配置FPGA(三)软件操作

地址：http://bbs.chinaecnet.com/ecbbs/dispbbs.asp?boardID=9&ID=27075&page=1

【连载】用CPU配置FPGA (四) 应用实例

地址：http://bbs.chinaecnet.com/ecbbs/dispbbs.asp?boardID=9&ID=27077&page=1

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我们已在某单板上实现了该设计。现以该单板为例，说明如何实现CPU对FPGA的配置。

在该单板上是使用MPC860作CPU，BootROM采用SST39VF040，一片FPGA型号EP1K30QC208-3。我们在MCP860的PB口选5根线与EP1K30连接成PS配置方式，硬件连接参考第二章，Data0也由MPC860输出，信号定义见下表

EP1K30所需要的配置数据为58kB（准确的长度参见生成的 RBF文件），由于BootROM比较空，我们将配置数据安排在BootROM的0x70000~0x7FFFF区间内。第一次的配置数据可利用编程器将 RBF文件当作二进制文件写到BootROM的起始地址为0x70000的区域，也可以通过860仿真器把数据写到指定位置。
具体软件操作参见第二章。

FPGA在线更改配置

为检验FPGA在线升级的可能性，我们在CPU的BootROM中放置了不同逻辑的FPGA配置数据。CPU正常运行时，测试软件随意更换FPGA的配置数据。在每次配置完成后，FPGA均能实现相应的逻辑功能。
如果和系统软件配合，在线更改EPROM中的配置数据，FPGA的在线升级是完全可以实现的。
为了便于调试和实际生产，我们将FPGA的初始配置数据放置在BootROM中。如某些单板BootROM的写功能必须禁止，此时FPGA配置数据可放在其它存储器中，如存放应用程序的FLASH中，升级FPGA配置数据可以和升级应用程序一并完成。

[此贴子已经被作者于2006-11-23 11:56:01编辑过]

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作者: bjxiong 时间: 2006-11-23 11:09

电缆下载

为了提高调试进度，通常会采用电缆下载的方式。在单板上兼容这两种配置方式有多种办法，我们采用了比较简单又便于生产的"0欧姆电阻连接方式"。电气连接的示意图如下：

图1 兼容电缆下载
在最初调试FPGA时，R1~R5不焊，直接用电缆下载。同时，MPC860的程序中跳过FPGA配置的代码。等FPGA设计定型后（相当于准备使用EPC1时），焊上R1~R5，利用CPU配置FPGA。
当然，R1~R5也可改用跳线或拨动开关。这两种连接方式在开发调试中比0欧姆电阻方便，但实际使用中可靠性不如0欧姆电阻高，如跳线会出现短路块脱落、拨动开关会出现接触不良等现象。而且，0欧姆电阻连接方式最便于生产，价格也最低。建议开发阶段的单板可以用跳线或拨动开关，转产时采用0欧姆电阻连接方式。

在使用下载电缆时需要注意电源的选择。由于Altera以前的 Byteblaster下载电缆是5V供电的，有不少设计都把下载电缆插座接到5V电源上，这种5V供电的下载电缆可能导致不能忍受5V信号的CPU损坏。因此，使用本模块时，下载电缆应使用低电压版本的ByteblasterMV，下载插座的电源接3.3V。

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作者: bjxiong 时间: 2006-11-23 11:18

使用、调试、维护说明

如果使用本模块出现配置出错，有如下可能：

经验教训

本模块在设计过程中有如下几个要点，请使用者注意：

1． CPU的启动必须不依赖于FPGA，这在单板设计时需要特别考虑的。即CPU子系统应在FPGA被配置前可独立运行并访问所需资源。CPU对FPGA进行配置所需的资源很少，一般来说，仅RAM和BootROM的访问而已。当然，其他挂在CPU总线上的设备必须处于非访问态，FPGA所控制的设备也应处于非工作态或不影响其他设备工作的稳定态。

2．为了实现FPGA的在线升级，存放FPGA配置数据的区域必须是CPU可重写的

3．利用CPU配置FPGA，在使用者的主观感觉上会觉得FPGA"起来"得比较慢。这是因为FPGA的配置要等CPU启动完成后才进行。因此，应充分考虑FPGA所控制的设备在FPGA被配置完成前处于非工作态或不影响其他设备工作的稳定态。

4．关于配置数据占用空间的问题。对于Altera的FPGA来说，每个确定型号的器件，配置数据的长度是一定的（和设计逻辑无关）。因此，一旦确定了FPGA的型号，配置数据占用EPROM的空间也可以在设计中确定。

5．在使用中请保留下载电缆插座，以加快调试进度。

6．下载成功后，软件应有指示，便于维护。

7．要从系统的角度考虑现场升级，保护好FPGA数据。

8．单板调试时电缆下载的问题。为了兼容两种下载方式，需要电缆下载时，可在CPU程序中跳过配置程序。

9．如果单板有可能使用电缆下载，必须考虑CPU的I/O能否忍受下载电缆信号电平

图片附件: [用CPU配置FPGA (四) 应用实例] LvChinUF.jpg (2006-11-23 11:17, 40.15 KB) / 下载次数 273
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作者: sosoba 时间: 2007-2-21 22:35

good

作者: caopengly 时间: 2007-2-24 22:12

顶，不错的介绍，使用cpu替代epcs的确可以省钱，但是要有片外cpu才行，对于nios系统来说就不能自己配置自己了。

作者: bjxiong 时间: 2007-2-27 10:22

呵呵！版主的分析确实很对。谢谢支持了！

作者: jefffree 时间: 2007-3-12 20:01

第1个看不到

作者: ztw80121 时间: 2007-3-14 23:31

ok

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