引言
便携式、小型的仪表和设备是一个非常重要的应用领域,在未来一段时间内会有比较大的市场。而FPGA等现场可编程器件也是正在兴起与普及的一种器件,把FPGA更好地运用到上述仪表和设备中,可以减少这些仪器、设备的开发周期,大幅度提升这些仪器的性能,减少总成本和体积等。
在许多应用场合,如大型设备中的板卡,比较适合采用标准的FPGA编程电路。但是对于便携式设备的应用场合,采用标准电路联系FPGA与CPU需要消耗的资源太多。许多DSP芯片只有2个通用I/O引脚,所以如果能只使用1~2个引脚就完成FPGA编程功能,意义将非常重大。
本文提出一种精简的FPGA的编程电路,它只占用控制器的1~2条I/O控制线,其成本和功耗很低,很适合大规模地在便携式小型仪表产品中应用。
标准的FPGA编程电路
以Xilinx的Spartan系列FPGA为例,图1是一个标准的编程电路。电路中控制器使用了4条控制信号线PROG,CLK,Data,DONE。首先Prog信号控制FPGA的初始化,一个Prog信号的低电平使FPGA进入编程状态,在编程过程及以后的运行过程中,Prog信号保持高电平;在编程过程中,Data信号与CLK信号配合,在每个Clk信号的上升沿,FPGA锁定/读取一个Data信号,如此循环,直到控制器将需要编程的程序全部送到FPGA中;当FPGA正确接收到编程程序以后,就会产生一个DONE信号,通知控制器一切完毕。
该电路是Xilinx公司推荐的一个FPGA的标准电路,对于许多常规应用场合,它还是比较合适的,但是对于手持式仪表等尺寸非常小的设备,由于控制器本身只有1~2个I/O控制线,而上述标准电路占用4个I/O口,就有可能无法应用。