基于USB口的FPGA器件编程方法--毕设论文.ppt

基于usb口的fpga器件编程方法,导 师: 吴健 答辩人: 张荣建 专 业: 测控技术与仪器,站长素材 sc.chinaz.com,研究背景,在新型智能手机、移动终端、pda等便携设备的开发过程中，以及科研过程中fpga的使用非常的普遍。但是对fpga的编程方法通常是通过串并口进行文件下载，这种传统方式受到下载速度或设备尺寸等因素的限制，无法满足研发需求,需要一种更具可行性，适用性和稳定性的方案。由于usb的广泛应用，因此研究一个采用usb接口的下载方法具有广泛的现实意义。,课题方向,课题主要是设计一种基于usb接口的fpga下载线来实现对目标fpga的配置。要求下载器具有良好的 稳定性和适用性。 其中包括方案的确定和具体 方案实现的设计。包含软件和硬件。,课题研究流程,1.课题分析，搜集资料 2.模块化课题内容，对每个模块进行资料查阅 3.开始对每个模块进行设计 4.对设计内容进行 调试 5.写报告进行总结,模块划分,论文要点,usb ,是英文universal serial bus（通用串行总线）的缩写，而其中文简称为“通串线，是一个外部总线标准，用于规范电脑与外部设备的连接和通讯。是应用在pc领域的接口技术。usb接口支持设备的即插即用和热插拔功能,jtag接口介绍 jtag(joint test action group)即联合测试行动组，是一种国际标准测试协议（ieee 1149.1兼容）。标准的jtag接口是4线：tms、tck、tdi、tdo,分别为模式选择、时钟、数据输入和数据输出线。,系统方案设计,系统原理，结构,硬件设计,器件的选择,为了搭建通过usb接口下载fpga程序的功能，usb芯片采用了ft245rl实现usb数据的转换功能，采用ams1117作为稳压器，将5v电压调整为3.3v。采用epm7064cpld器件实现并行io口和jtag之间数据的逻辑转换，用max3378为缓冲芯片。,软件设计,1.usb驱动程序。 2.usb固件芯片程序是对芯片进行的一些基本设置来使其与主机通信。 3.cpld程序部分。,硬件电路设计,稳压电路： ams1117提供电流限制和热保护。输出端需要一个至少10uf的钽电容来改善瞬态响应和稳定性,usb接口电路设计,usb接口，它连接主机和可编程逻辑器件，主要功能是进行usb和并行io 口之间的数据格式转换,jtag接口，它连接usb控制芯片和需要编程的逻辑器件，其它包括一些必要的时钟电路和电压转换电路,cpld电路设计,cpld电路进行并行io口和jtag之间数据的逻辑转换，通过对cpld进行编程来实现,晶振电路,在此我们采用24m的晶体振荡器。晶振输出端连接的电阻作用是限流，保证放大器工作在高增益的线性区。输入端对地电容是为了滤波、减少干扰,整体,usb驱动程序,ftdi公司为ft245r芯片提供了2种驱动程序：vcp驱动和d2xx驱动。使用vcp驱动程序，数据传输速率可达300 kbs；使用d2xx驱动程序，数据传输速率可达1 mbs。 设计中使用使用第二种方式。 驱动程序要包含的一些文件,usb芯片的固件程序,usb芯片的固件程序是对usb芯片做初始化设置。设置文件为altera.ept文档。 使用mprog 3.0a软件来系在到usb芯片中,cpld程序设计,cpld在收到usb控制芯片传送来的数据后，cpld程序对数据进行解析，然后转换为符合ieee1149.1标准的编程数据和指令，从tck、tms和tdi串行输出到要编程的可编程逻辑器件。,端口介绍,entity cpld is port ( clk : in std_logic; nrxf : in std_logic; ntxe : in std_logic; b_tdo : in std_logic; b_asdo : in std_logic; b_tck : buffer std_logic; b_tms : buffer std_logic; b_nce : buffer std_logic; b_ncs : buffer std_logic; b_tdi : buffer std_logic; b_oe : buffer std_logic; nrd : out std_logic; wr : out std_logic; d : inout std_logic_vector(7 downto 0) ); end cpld; 以上进行实体说明，进行端口说明,即对信号名称（如clk，nrxf）,数据类型(如std_logic),i/o方向进行描述。,新建工程,新建工程来进行编译和仿真,调试设计,调试的目的是验证以下系统各部分功能：验证usb下载调试器的下载功能； 调试的内容应包括： 1、驱动程序段安装。 2、ft245rl程序的烧录。 3、cpld程序的下载。 4、fpga程序的下载。,结论,论文进行了系统方案设计，包括硬件电路设计和软件编程两部分。硬件电路以cpld器件和集成了时钟、eeprom的ft245rl为基础，设计了usb接口电路，时钟电路，稳压电路，缓冲电路以及clpd电路。利用vhdl硬件描述语言编写cpld