对FPGA中SPI复用配置的编程方法的研究

2010-01-07 17:24:59来源: 单片机与嵌入式系统

  SPI(Serial Peripheral InteRFace,串行外围设备接口)是一种高速、全双工、同步的通信总线,在芯片的引脚上只占用4根线,不仅节约了芯片的引脚,同时在PCB的布局上还节省空间。正是出于这种简单、易用的特性,现在越来越多的芯片集成了这种通信协议。

  1 SPI配置介绍

  1.1 Spantan-3E SPI配置流程

  SPI方式是通过符合SPI接口时序的第三方SPI Flash对FPGA进行加载。它适合作为FPGA硬件结构的bit文件保存介质,如果应用软件工程编译后的代码较小,保存在同一片SPI FLash中(即复用SPI Flash)无疑是可行的最廉价方案。

  由于本没计软件工程规模较小,所以利用此复用SPI Flash方式对FPGA进行配置,既保存FPGA配置的bit文件,也保存应用软件工程的bit文件。系统在上电或向PROG_B引脚发出低脉冲后,FPGA芯片经过一个初始化序列清空内部FPGA配置存储器。此序列开始时,DONE和INIT_B引脚均转为低。初始化完成后,INIT_B引脚转为高,并采样芯片的配置模式及变量选择引脚。

  SPI模式下,FPGA对变量选择(VS[2:0])引脚采样,以确定发出哪个SPI命令序列。当初始化之后发出INIT_B信号时,模式引脚和变量选择引脚都必须处在正确的逻辑级,以确保正确采样。

  在变量选择引脚选择SPI命令集之后,FPGA将CSO_B选择信号置为低,并且开始通过FPGA的CCLK引脚对SPI Flash存储器进行时钟控制。接着发出8位读命令后跟24位起始地址0x000000和目标命令集的适量虚拟字节。FPGA从地址0开始读取SPI Flash存储器阵列,直到读完所需的配置位数。如果从存储器件读取到有效比特流,则发DONE信号,以指示FPGA配置成功。图1为SPI配置方式的时序。

SPI配置方式的时序

  图2是AT45DB161D SPI Flash的配置接口。这种配置方式只占用了FPGA芯片的4个引脚,而且配置成功之后,所有SPI引脚都成为可用的用户I/O引脚,这就节省了FPGA的引脚资源。

AT45DB161D SPI Flash的配置接口

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关键字:FPGA  SPI  复用配置  存储器

编辑:小甘 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/FPGA/2010/0107/article_893.html
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北京航空航天大学教授,国内最早从事复杂数字逻辑和嵌入式系统设计的专家。

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