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标题: Virtex-Ⅱ Pro FPGA的嵌入系统设计与应用（2） [打印本页]

作者: yuyang911220 时间: 2016-12-25 15:47 标题: Virtex-Ⅱ Pro FPGA的嵌入系统设计与应用（2）

由于FPGA 可允许PowerPC 硬IP 核心分布在Virtex 结构中的任何位置,设计时需要综合考虑系统的设计要求,合理地指定FPGA 各个管脚的信号。考虑到输入输出标准的不同,FPGA 芯片划分了8 个不同的Bank ,每个Bank 可支持不同的I/ O 特性。在设计过程中,尽量把同一特性的外围芯片管脚连接到FPGA 芯片的同一Bank 的IO 管脚。同时,为了方便进行调试,可将FPGA 芯片内部不可测内部状态引到空余管脚。
　　应用系统实现
　　系统时钟
　　参考时钟由外部晶振产生,通过FPGA 芯片全局时钟管脚接入到FPGA 内部数字时钟管理模块(DCM) 和时钟分配树。DCM 支持超过400 MHz 的时钟输出,提供了一个可保证精确50/ 50 占空比的零延迟时钟缓冲。同时提供了精确控制90 ,180 ,270 相移的能力,实现对时钟信号的综合,支持24～420 MHz间的精确频率产生。在FPGA 内部,DCM统一分配时钟信号,将DCM 的时钟输出设置为PowerPC 的系统时钟,并提供给PLB ,OPB 总线仲裁器。
　　外部存储器
　　PPC405 的PLB 总线支持高性能的高速存储器,如DDR RAM,SDRAM 等。OPB 总线支持通用的存储电路, 如EPROM, SRAM, FALSH 和外部寄存器等低速的存储器。在本设计中采用了2 片MT48V8M16 高速同步SDRAM, 构成PowerPC405处理器数据总线宽度32 位,容量为32 MB 的外部数据存储区。在编辑MHS 文件时, 选择加入PLBSDRAM核,在其中配置存储器地址总线和数据总线宽度,指定存储区的起始地址。程序存储器除选用OPB 总线外,其余设置与数据存储器类似。
　　以太网接口
　　在FPGA 内部集成10/ 100 MEthernet MAC 核。外接BCM5221 以太网物理层芯片,该芯片适用于IEEE802. 3 物理层的应用,然后通过网络变压器后接入以太网。在编辑MHS 文件时,选择加入以太网MAC 层内核。
　　RS232 接口
　　根据需要,在FPGA 内部集成UART 控制器,外接RS232 电平转换器,连接到计算机的串口,用作应用程序的调试信息输出。在MHS文件中可配置串口的波特率,数据位宽度,奇偶校验等设置。
　　在线可编程PROM
　　FPGA 是基于门阵列方式为用户提供可编程资源的,其内部逻辑结构的形成是由配置数据决定的。这些配置数据通过外部控制电路或微处理器加载到FPGA 内部的SRAM 中,由于SRAM 的易失性,每次上电时,都必须对FPGA 进行重新配置。在实际应用时,采用2 片XC18V04 PROM,用以存放FPGA 的配置数据流。通过硬件跳线将FPGA 设置为串行主模式配置方式,在FPGA 每次上电后,自动将配置数据从PROM读入到SRAM中,实现内部结构映射。

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