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Altera CPLD器件的配置与下载
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pengpengpang
发表于 2015-6-30 16:18
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Altera CPLD器件的配置与下载
计算机
,
数据线
,
控制器
,
存储器
一、 配置方式
ALTERA CPLD器件的配置方式主要分为两大类:主动配置方式和被动方式。主动配置方式由CPLD器件引导配置操作过程,它控制着外部存储器和初始化过程;而被动配置方式由外部计算机或控制器控制配置过程。根据数据线的多少又可以将CPLD器件配置方式分为并行配置和串行配置两类。经过不同组合就得到四种配置方式:主动串行配置(AS)、被动串行(PS)、被动并行同步(PPS)、被动并行异步(PPA)。
以FLEX10K器件为例,我们首先对PS方式中使用到的引脚有个了解,它的主要配置引脚如下:
MSEL1、MSEL0:输入;接地。
nSTATUS:双向漏极开路;命令状态下器件的状态输出。加电后,FLEX10K立即驱动该引脚到低电位,然后在100ms内释放掉它,nSTATUS必须经过1.0k电阻上拉到Vcc,如果配置中发生错误,FLEX10K将其拉低。
nCONFIG:输入;配置控制输入。低电位使FLEX10K器件复位,在由低到高的跳变过程中启动配置。
CONF_DONE:双向漏极开路;状态输出。在配置期间,FLEX10K将其驱动为低。所有配置数据无误差接收后,FLEX10K将其置为三态,由于有上拉电阻,所以将变为高电平,表示配置成功。
状态输入。输入高电位引导器件执行初始化过程并进入用户状态。 CONF_DONE必须经过1.0k电阻上拉到Vcc,而且可以将外电路驱动为低以延时FLEX10K初始化过程。
DCLK:输入;为外部数据源提供时钟。
nCE:输入;FLEX10K器件使能输入,nCE为低时使能配置过程,而且为单片配置时,nCE必须始终为低。
nCEO:输出(专用于多片器件);FLEX10K配置完成后,输出为低。在多片级联配置时,驱动下一片的nCE端。
DATA0:输入;数据输入,在DATA0引脚上的一位配置数据。
在被动串行配置(PS)方式中,由ByteBlaster、FLEX下载电缆或微处理器产生一个由低到高的跳变送到nCONFIG引脚,然后微处理器或编程硬件将配置数据送到DATA0引脚,该数据锁存至CONF_DONE变为高电位,它是先将每字节的最低位LSB送到FLEX10K器件。CONF_DONE变为高电位后,DCLK必须多余的10个周期来初始化该器件,器件的初始化是由下载电缆自动执行的。在PS方式中没有握手信号,所以配置时钟的工作频率必须低于10MHz。
在多器件PS方式下,第一片FLEX10K的nCEO引脚级联到下一片FLEX10K的nCE引脚。在一个时钟周期内,第二个FLEX10K器件开始配置,因此,对于微处理器或控制器来说,要转移的数据是透明的,电路如图1。
二、下载电缆ByteBlaster原理(PS方式)
ByteBlaster下载电缆由以下几部分组成:
与PC机并口相连的25针插头;与PCB板插座相连的10针插头;25针到10针的变换电路。
ByteBlaster有两种配置模式:
被动串行模式(PS)——常用来配置重构ACEX1K,APEX20K,FLEX10K,FLEX6000等系列器件。
边界扫描模式(JTAG)——具有边界扫描电路的配置重构或在线编程。
1. ByteBlaster25针插头
ByteBlaster与PC机并口相连的是一个25针的插头,它们的管脚对应关系参见altera网站上的ByteBlaster数据手册。
2. ByteBlaster10针插头
ByteBlaster10针插头是与PCB板上的10针插座连接的,各引脚对应关系参见altera网站上的ByteBlaster数据手册。。
3. ByteBlaster的数据变换电路
在ByteBlaster下载电缆中,其变换电路实际上就是只有一个74LS244和N个电阻,其原理图如图2。
三、基于差分的下载电缆
在上面所述的下载电缆中,用于短距离的下载不会有什么问题;但是,当我们进行稍微长一点距离的下载时,电路就不能正常运行了。为了解决这一问题,我们提出了基于差分传输的下载电缆,并经过实践得以实现了。
在前面讲述的下载电缆中出现的问题主要是由于线路变长后,驱动能力下降造成电路的非正常运行;我们的着眼点就在于增强电路的传输能力,避免电路驱动能力的下降。差分传输是靠电流方式工作的,其传输能力相当强,将其应用于下载电缆中是一种不错的选择。 基于差分传输的下载电缆与前面所述下载电缆的不同在于第三部分——25针到10针的变换电路,其它部分一样。我们只对不同部分进行讲述。
差分传输的原理图如图3。
首先,在发送端将信号变换为差分信号,进行传输;然后,在接受端将差分信号还原为初始信号。
由此我们得到基于差分传输的下载电缆框图如图4所示。
在该设计中,下载电缆的工作条件与前面的工作条件相同。用5米长的信号线,电路工作得相当稳定。根据实际需要,信号线还可以加长。
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