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  基于单片机的现场可编程门阵列的配置 王艳* （辽宁工程技术大学 经济管理学院，辽宁 阜新 123000） 5 摘要：本文介绍了基于 SRAM 查找表的现场可重配置 FPGA 的结构和原理，及其配置方法。 通过对多种配置方法的比较，提出了由单片机和 EPROM 存储器组成的串行配置方式。这种 方式结构简单，设计必威体育官网网址性好，易于升级，降低设计成本。 关键词：计算机技术应用；现场可编程门阵列；静态随机存储器；查找表 中图分类号：TP336 10 Configurability Ways of The Field Programmable Gate Array on SingleChip Wang Yan (Institute of Economics and Management, Liaoning Technical University,Liaoning Fuxin 123000) 15 20 Abstract: It is introduced in this paper specialy about Construction,Principle and Configurability ways of the Field Programmable Gate Array on SRAM Look Up Table. Compared with others,Passive Serial with Single Chip and EPROM is adopted. This way is good at keeping design secret and decreasing design cost.Its consruction is very simple and is up to upgrade. Key words: Computer Appliantion；FPGA(Field Programmable Gate Array) ; SRAM(Static Random Access Memory) ；LUT(Look Up Table)  0  引言 在大规模可编程逻辑器件出现以前，把器件焊接在电路板上是设计数字系统的最后一 25 30 35 步。当设计存在问题并解决后，设计者往往不得不重新设计印制电路板。设计周期长，设计 效率低。CPLD 、FPGA 出现后，利用其在系统可编程或可重配置功能，设计者可以在进 行逻辑设计而未进行电路设计时就把 CPLD、FPGA 焊接在电路板上，然后在设计调试时 可一次次随心所欲的改变电路的硬件逻辑关系，而不用改变电路板的结构。 1 基于 SRAM 的 FPGA 的结构和原理 可编程逻辑器件从结构上可分为[1]： ⑴ 乘积项结构器件。其基本结构是〝与-或阵列〞的器件，大部分简单 PLD 和 CPLD 多 是这种器件。 查找表结构器件。由简单的查找表组成可编程门，再构成阵列形式。大部分 FPGA 器件 都采用基于 SRAM 的查找表结构。如 XILINX 的 XC4000 系列﹑SPATRAN 系列， ALTERA 的 FLEX10K 系列﹑ACEX 系列都是基于 SRAM 查找表的典型 FPGA 器件。 查找表（LUT）是一种函数发生器，一个 N 输入查找表能实现 N 个输入变量的任何逻辑 功能。目前 FPGA 中多使用 4 输入的 LUT，所以每一个 LUT 可以看成有 4 位地址线的 16×1bit 的 RAM。当用户通过 GDF 原理图或 VHDL 语言描述了一个逻辑电路后，FPGA 开发软件会自动计算逻辑电路的所有可能结果，并把结果事先存入查找表。这样，当多个信 作者简介：王艳（1973-），女，讲师， 主要研究方向： 单片机及计算机网络. wangyanoiben@163.com -1-   40 45 50 55 60 65  号进行逻辑运算时就等于输入一个地址进行查表，找出地址所对应的内容，然后将其输出即 可[2]。 2 FPGA 的配置原理 FPGA 使用 SRAM 单元来保存配置数据。这些配置数据决定了 FPGA 内部的互连关系 和逻辑功能，改变这些数据，也就改变了器件的逻辑功能。由于 SRAM 的数据是易失的， 因此这些数据必须保存在 FPGA 器件以外的 EPROM、EEPROM 或 FLASH ROM 等非易 失存储器内，以便使系统在适当的时候将其下载到 FPGA 的 SRAM 单元中，从而实现在 系统可重配置 ICR（In-Circuit Reconfigurability[3] [4]。ALTERA 公司的 FPGA 有两种配置 下载方式：主动方式（AS）与被动方式(PS)。在实验系统中，通常用计算机或控制器进行调 试，可