文档介绍：ö
M puter Appl ica tion s Vol. 19, No. 7, 2003 开发应用微型电脑应用 2003 年第 19 卷第 7 期
一个基于 FPGA 的数据通道的设计
刘海平①杜国宁②朱仲英③
摘要随着电子设计自动化(EDA ) 的发展, A S IC (专单机编程器, 逻辑编程卡, 编程适配器,B itB laster 串行下载电
用集成电路) 的设计越来越受到重视, EPGA —作为 A S IC 设缆,ByteBlaster 并行下载电缆等。
计所使用的最主要方法之一, 也目渐成为推动 EDA 发的一项 3. 编程配置模式
重要技术。本文结合一个实际项目对 FPGA 的工作原理、外围常用的配置模式有六种, 分别是配置器件、被动串行、被
电路配置以及软件设计的方法做了一个具体的介绍。动并行同步、被动并行异步、被动串行异步以及 JTA G。在本
关键词 V HDL EDA FPGA 项目中, 采用 JTA G 配置模式。(示意图如图 1)
一、引言
随着当代电子技术的飞速发展, 大规模集成电路的开发
也是日新月异。就其方向而言, 所使用的集成方式有全定制、
半定制和可编程逻辑器件等。可编程逻辑器件(PLD ) 是一种
数字集成电路的半成品, 在其芯片上按一定方式集成了大量
的门和触发器等基本逻辑元件, 使用者可利用某种开发工具
对其进行加工, 即按设计要求将这些片内的元件连接起来(此
过程称为编程) , 使之完成某个逻辑电路或系统的功能, 成为
一个在实际电子系统中使用的专用集成电路(A S IC)。
图 1
本文所介绍的就是一个基于 FPGA 的数据通道的设计,
其任务就是将输入端的输入信号经过逻辑处理(按照输出端
的时序要求) 送至输入端。外部端口全部使用常规意义上的硬三、数据通道控制卡的原理
件电路, 内部控制单元用软件代替硬件, 将编译好的程序下载
本项目中的数据通道控制卡的作用主要是将上位机中经
到 FPGA , 完成中间传输控制单元的工作。
过分色处理的图象数据按照打印头所要求的时序送至打印
头。其中 FPGA 芯片在控制卡中主要起到一个“承上启下”的
二、FPGA 工作原理
作用。
1. FPGA 基本结构
FPGA 是现场可编程门阵列。由于门阵列中每个节点的
基本器件是门, 用门来组成触发器进而构成电路和系统, 其互
联远比 PLD 的与、或以及各种触发器的结构复杂, 所以在构
造 FPGA 时改用了单元结构。即在阵列的各个节点上放的不
再是一个单独的门, 而是用门、触发器等做成的逻辑单元, 并
在各个单元之间预先制作了许多连线。所谓编程, 就是安排逻
辑单元与这些连线之间的连接关系不, 依靠连接点的合适配
置, 实现各逻辑单元的互连。
2. FPGA 编程硬件
图
AL TERA 提供了多种为 FPGA 芯片编程和配置的硬件 2
可以通过等多种总线和上位机连接在
设备, 提供传统的器析编主试和电路重构方式。具体设备包括 FPGA ISA , PC I ,
①刘海平上海交通大学自动化系硕士研究生上海 200030
②杜国宁上海交通大学自动化系博士研究生上海 200030
③朱