基于CPCI總線的FPGA加載設計

　　PCI9656 的局部總線有M、C、J 三種接口模式，為了簡化數(shù)據(jù)傳輸控制邏輯，設計中采用了C 模式，該接口模式為適合大多數(shù)處理器的通用模式。在數(shù)據(jù)傳輸中，PCI9656 傳輸數(shù)據(jù)有兩種模式：突發(fā)模式和直接內存存?。―MA,Direct Memory Access）模式。其中突發(fā)模式一般用于傳遞少量不連續(xù)數(shù)據(jù)的場合，DMA模式則用于傳遞大量連續(xù)數(shù)據(jù)的場合。

在設計中，所有的參數(shù)上傳、下載都是通過突發(fā)模式傳輸?shù)?，而三片V5 芯片的加載，連續(xù)處理數(shù)據(jù)的上傳則是通過DMA 模式完成的。

　　3 FPGA 加載概述

　　FPGA 的加載有多種模式，主要有主串模式（Master Serial），從串模式（Slave Serial），邊界掃描模式（Boundary Scan），SPI 模式和SelectMap 模式等。設計中采用了Slave Serial 模式，該模式由外部處理器或控制器提供時鐘，總共用到了CCLK,PROG_B,DONE,INIT_B,DIN 5 個管腳，其中CCLK 管腳為加載提供時鐘，當PROG_B 信號置低300ns后檢查INIT_B信號為高電平即可通過DIN管腳送入數(shù)據(jù)進行加載，當數(shù)據(jù)加載完成后檢查DONE管腳為高電平表示配置完成。Slave Serial 模式的時序圖如圖2 所示。

　　FPGA 的配置文件有多種不同的格式，例如BIT,BRT,BIN,MCS,EXO,TEK,HEX 等。由于ISE 軟件調用Bit Gen 程序直接生成的文件格式為BIT,故系統(tǒng)如能直接用BIT 文件作為配置文件將省去文件轉換的麻煩，通過分析發(fā)現(xiàn)BIT 文件與BIN（直接二進制配置文件）文件相比僅僅多了文件頭，又由于FPGA 配置過程中會進行同步、器件ID 檢查等操作，因此多出的文件頭部分會自動忽略，故而通過Slave Serial 方式直接下載BIT 文件配置FPGA 是可行的。

　　4 硬件模塊設計

　　Spartan-3E中的程序設計包含PCI9656配置模塊，負責對PCI9656 芯片進行初始化；PCI9656 接口模塊，負責與PCI9656 進行數(shù)據(jù)交互；參數(shù)模塊，負責將接收的參數(shù)重新分配給三個芯片或者將一些狀態(tài)信息上傳到工控機；FPGA 配置模塊負責將接收到的FPGA 的BIT 文件流通過FIFO 將不連續(xù)數(shù)據(jù)緩沖為連續(xù)數(shù)據(jù)，并觸發(fā)配置邏輯，對FPGA 進行配置。

　　系統(tǒng)的模塊劃分如圖3所示。

　　4.1 PCI9656 配置模塊

　　PCI9656 一般都有對應的EEPROM,用于上電時初始化芯片工作的相關參數(shù)。根據(jù)實際需求，由于需要初始化的參數(shù)較少，PCB 設計中沒有放置EEPROM,需要Spartan-3 E 通過本地總線對其進行初始化。對于PCI9656,初始化其PCI Subsystem ID、PCI Subsystem、Vendor ID 后，在工控機就可以進行其他配置，配置這兩個參數(shù)只需要通過本地總線往地址0X2C寫入相應數(shù)據(jù)即可。