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基于SD卡的FPGA配置

1.引言由于FPGA良好的可编程性和优越的性能表现，当前采用FPGA芯片的嵌入式系统数量呈现迅速增加的趋势，特别是在需要进行大规模运算的通信领域。目前FPGA配置数据一般使用基于SRAM的存储方式，掉电后数据消失，每次上电后都要重新写入。配置数据的写入方式有3种，即使用JTAG仿真器、使用专用芯片以及使用微处理器。JTAG仿真器的方式在调试的时候使用较多，能随时修改，但缺点是FPGA芯片必须与电脑主机连接，失去了灵活性。使用专用芯片的方式可以将配置数据事先存储在非易失性存储介质中，为大规模升级提供了方便，但不利之处在于专用芯片往往价格较高，并且也必须采用特定的存储介质，提升了系统成本，而且没有利用到板上的现有资源，需要为配置芯片设置出专用的空间，占用了电路板上的空间资源。而第三种方式可以利用当前嵌入式系统中一般都存在的微处理器，同时也可以自行选择合适的存储介质。下面就这种配置方案进行说明。2.系统介绍2.1系统工作原理本配置方案中使用的微控制器是Philips公司生产的ARM7处理器LPC2468。FPGA则是Xilinx公司的VirtexSX95T。存储配置数据的介质是成本较低而且使用广泛的SD卡。系统的工作原理是上电时微控制器LPC2468从SD卡中读取FPGA的配置文件，然后通过其通用IO管脚模拟FPGA的某种配置模式的时序，将配置文件写入到FPGA的配置RAM中。Virtex系列FPGA有几种不同的配置模式，每种配置模式使用到的管脚以及配置信号的时序都是不同的，因此对配置模式需要作出合适的选择。2.2Viretex系列FPGA的配置模式Viretex系列FPGA的配置模式是由上电时其专用配置管脚的状态决定的，对应的关系如下表所示：

因在系统中使用微处理器作为主控制器，因此FPGA的模式需选择Slave方式，所以有2种模式可以选择，即SlaveSelectMap和SlaveSerial。这2种模式的区别在与数据管脚的数目不同，SlaveSerial模式只有1个管脚用于数据传输，属于串行传输，而SlaveSelectMap模式有8个管脚用于数据传输，属于并行传输。这2种模式可以任意选择，本文选择的是SlaveSelectMap模式。2.3SlaveSelectMap配置模式SlaveSelectMap配置模式在管脚信号功能、配置流程、配置数据等方面有自己的特点，在进行电路板设计以及程序编写时需要注意。下面对其主要特点进行说明。2.3.1SlaveSelectMap模式使用的管脚信号：SelectMap模式下使用的F

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