从配置PROMFLASH读取用户数据剖析.docVIP

从配置PROM/FLASH读取用户数据 时间:2009-02-03 ? 来源:zcluan@ ? 作者:freehardman ? 点击：147 ? 字体大小:【大 中 小】 前沿??? 在FPGA设计中，配置FLASH（XCF00系列）主要的功能是存储FPGA设计，然后在上电之后，自动将设计装载到FPGA当中。在有些时候，FPGA设计并未全部将配置FLASH的存储单元全部占用，因此，未被占用的单元就被浪费掉了。??? 在某些应用中，用户需要在片外（FPGA外）存储自己定义的数据，这个时候就要单独挂FLASH芯片到FPGA上，这样不仅增加了设计难度（用户需要专门编写存储控制接口）、增加成本、增加布板难度、增加FPGA管脚使用数量等，从而给设计者带来很多不便。如果用户自定义的数据量不是很大，而且正好可以放到FLASH的未被占用的存储单元中，那么将极大减轻设计者的负担，减少成本，增加系统可靠性。??? 下面将详细介绍如何将用户自定义数据存储到PROM/FLASH中，以及如何读取这些数据。 具体实现?原理??? 要想实现将用户自定义数据写入FLASH以及从它们当中读出来，首先要明确以下几个问题： FPGA设计数据如何被写入到FLASH当中 FLASH中的数据如何被读到FPGA当中（配置FPGA过程） ??? 理解了以上两个问题，我们就能从总体上知道是什么原理使用户数据能写入到FLASH当中，并被读出来。看FIG1：（注：以下所有的讨论都是认为FPGA的配置模式是主－串模式）???? 在FIG1中，有几个关键信号：CCLK，CE/，OE_RESET/，INIT/（INIT/在FPGA上）。在主－串模式配置过程中，上电之后，由FPGA的CCLK引脚发出时钟，驱动FLASH的CLK，而FLASH根据CE/、OE_RESET/的状态来确定是否地址增加（此“地址”是FLASH内部数据存储单元的地址）。如果FPGA将所有的设计数据读取完毕，则停止产生CCLK时钟。而CE/、OE_RESET/的状态可能在FPGA配置完毕之后变化，使地址复位。注意，当CCLK产生且FLASH有数据输出时，要判断这些数据是否是设计数据。判断的方法是通过一个同步字段来实现的。不同系列的FPGA同步字段会有不同，比如Virtex系列FPGA同步字段是AA995566h。在对应FPGA的配置手册中会找到其同步字段。??? 上述所述过程大概描述了一个FPGA的配置过程。因此，如果要想在FPGA配置成功之后，继续读取用户自定义在FLASH中的数据，就要在上述过程中做一下变动，而且不影响正常的FPGA配置。??? 通过研究FLASH的手册，可以知道，当CE/变高后， FLASH的地址计数器就会复位，而不再因为CLK有脉冲而地址增加。所以，当FPGA配置完毕后，设计者要阻值CE/变高。??? 在配置过程中，INIT/变低，表示FPGA接收的数据有CRC校验错误，这时FLASH的地址计数器会清零。??? 当OE_RESET/为低， FLASH的地址计数器复位。??? Tab1为OE_RESET/和CE/与FLASH地址的真值表：???? 通过前面分析几个信号对FLASH地址的影响以及FPGA配置过程，可以有如下的方法来实现在成功配置FPGA之后，正确读取FLASH中的用户自定义数据： CE/信号脚在FPGA成功配置后，不能为高，因此将该引脚连接到一USER IO上，这样当FPGA配置成功后，该USER IO输出低，这样CE/就不会变高，从而PROM/FLASH地址就不会复位。在我们一般的应用中，是将FPGA的DONE引脚连接到CE/上，这样的目的是当FPGA成功配置后，DONE变高，从而CE/变高，这样FLASH的地址就复位了。如果我们采用一USER IO连接到CE/上，那么这个时候，DONE脚就不能在连接到CE/上。DONE脚此时可以只驱动LED就可以了。注意DONE脚的上拉电阻要保留。其实CE/也可以直接接到GND上，但是这样FLASH一直在使能，对芯片不好，也增加了功耗。 OE_RESET/直接连接到INIT/上，同时INIT/在FPGA成功配置后，要作为一个USER IO使用。这样一方面保证在FPGA配置过程中如果出现CRC错误，可以再重新发起一次配置动作；另一方面当FPGA成功配置后，INIT/成为一个USER IO，可以使该USER IO输出为高，这样OE_RESET/为高，FLASH内部地址不会复位，FLASH处在输出使能状态。 ??? 以上两个措施保证了在FPGA成功配置后，FLASH的地址不会清零。但是由于FPGA成功配置后，CCLK就停止产生，所以，尽管FLASH地址没有被复位，但是也不会增加。还要想办法使地址增加。???