可編程ASIC器件主從式下載開發(fā)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

　　1 引言

　　當(dāng)前在EDA領(lǐng)域，只要具備臺(tái)式或筆記本電腦并裝有工具軟件，就可以方便地對(duì)可編程ASIC（CPLD/FPGA）進(jìn)行設(shè)計(jì)開發(fā)，在系統(tǒng)可編程（ISP）器件為我們提供了這種便利條件。ISP方式雖然可以用一根下載電纜代替了編程器，但兼有提供下載和演示環(huán)境兩大功能的可編程ASIC開發(fā)系統(tǒng)對(duì)于用戶來說仍是必須的。本文提出的主從式下載開發(fā)系統(tǒng)可以適配多種目標(biāo)芯片，具有較寬的開發(fā)應(yīng)用范圍，經(jīng)過幾年的教學(xué)、科研實(shí)踐，使用效果良好。

　　2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作原理

　　對(duì)ASIC器件設(shè)計(jì)開發(fā)的前期工作主要依靠對(duì)某種EDA工具軟件使用。對(duì)于其工具軟件和硬件編程語(yǔ)言，必須通過實(shí)踐鍛煉方能熟練使用和達(dá)到掌握技巧的程度。對(duì)應(yīng)用系統(tǒng)和目標(biāo)芯片進(jìn)行開發(fā)，先要使用EDA工具軟件所提供的文本和圖形輸入方式進(jìn)行描述和綜合，并要通過仿真驗(yàn)證。而后的工作就是將設(shè)計(jì)完成并通過仿真的熔絲圖文件對(duì)目標(biāo)芯片下載，并在系統(tǒng)板提供的開發(fā)環(huán)境中直接進(jìn)行功能演示。因而下載開發(fā)系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)必須具備輸入和輸出功能。設(shè)計(jì)數(shù)字電路或系統(tǒng)往往需要多種頻率資源，故系統(tǒng)板要提供時(shí)鐘配置和頻率選擇功能。而要完成開發(fā)系統(tǒng)的復(fù)雜工作和模式選擇，系統(tǒng)控制功能也是必須的。基于以上思路設(shè)計(jì)開發(fā)的系統(tǒng)電路框圖如圖1所示。

　　2.1 主從式結(jié)構(gòu)

　　本機(jī)最大的特點(diǎn)是系統(tǒng)采用主從式開發(fā)結(jié)構(gòu)，將目標(biāo)芯片安裝在一個(gè)小型轉(zhuǎn)接板上，再將轉(zhuǎn)接子板插到系統(tǒng)母板上配合工作。主系統(tǒng)母板是固定的，對(duì)不同的芯片只需換用不同的轉(zhuǎn)接子板，避免了以往開發(fā)系統(tǒng)只能對(duì)單一型號(hào)芯片進(jìn)行開發(fā)應(yīng)用的弊端，大大拓寬了目標(biāo)芯片的可選性和開發(fā)系統(tǒng)的應(yīng)用范圍。目前設(shè)計(jì)的開發(fā)系統(tǒng)適用于6000門規(guī)模的芯片開發(fā)，以及LATTICE、XILINX、ALTERA等多家公司的不同芯片。主從式開發(fā)結(jié)構(gòu)保證了系統(tǒng)的通用性和易于升級(jí)，只要稍加改進(jìn)就可形成從2000門到100000門以上邏輯資源、從5V 到3.3V、2.5V、1.8V兼容工作電壓的系列產(chǎn)品。

　　2.2 輸出部分

　　輸出部分主要采用數(shù)碼管顯示并有發(fā)光二極管顯示以及揚(yáng)聲器發(fā)聲裝置。考慮到數(shù)碼管占用較多的用戶資源，我們采用一種動(dòng)態(tài)掃描方式，在輸出數(shù)碼管顯示數(shù)據(jù)時(shí)同時(shí)輸出與該數(shù)據(jù)相對(duì)應(yīng)的數(shù)碼管地址，經(jīng)地址譯碼器形成數(shù)碼管選通信號(hào)。具體實(shí)現(xiàn)時(shí)用一片Isp LSI1016可編程器件配置數(shù)據(jù)選擇器和譯碼器，地址譯碼功能通過89C51單片機(jī)控制實(shí)現(xiàn)。這種方案大大節(jié)省了輸出口資源和譯碼驅(qū)動(dòng)器件，提高系統(tǒng)可靠性同時(shí)減少印板空間。

　　設(shè)計(jì)系統(tǒng)具有三種顯示模式：準(zhǔn)靜態(tài)顯示、十六進(jìn)制碼輸入動(dòng)態(tài)顯示和段碼輸入動(dòng)態(tài)顯示，用戶通過撥碼開關(guān)或跳線進(jìn)行模式選擇。