Микропроцессорные системы - Александров Е.К.
ISBN 5-7325-0516-4
Скачать (прямая ссылка):
е. при сохранении монтажа микросхемы на плате), но также с использованием
специальных устройств, выпускаемых фирмами-производи-телями, и, как
правило, посредством расширенного интерфейса JTAG. При этом для процессов
записи информации требуются повышенные напряжения программирования Unp
(для микросхем семейств МАХ7000 и МАХ9000 фирмы "Altera", например, это
12 В при рабочем напряжении питания 5 В). Для старых микросхем
требовались несколько источников питания, более новые стали снабжаться
внутренними преобразователями рабочего напряжения в повышенное напряжение
программирования.
Для БИС/СБИС ПЛ со статической памятью конфигурации ее загрузка не
требует каких-либо специальных электрических режимов и процесс
конфигурирования состоит в передаче в микросхему информации, необходимой
для получения требуемых соедине-
811
ПРОГРАММИРУЕМАЯ ЛОГИКА И ЕЕ ПРИМЕНЕНИЕ В МИКРОПРОЦЕССОРНЫХ СИСТЕМАХ
ний в логических блоках, блоках ввода/вывода и подключения их к трассам
межсоединений (локальным и глобальным матрицам межсоединений, системам
основных и прямых связей, длинным линиям и т. д.). Операция
конфигурирования выполняется после каждого выключения питания, причем
обычно сам факт очередного включения питания автоматически инициирует
процесс конфигурирования, который может повторяться неограниченное число
раз. Отсутствие специальных электрических режимов для записи информации в
память конфигурации обеспечивает возможность ее проведения в работающей
схеме, причем возможна и частичная реконфигурация, относящаяся лишь к
части системы.
Конфигурирование БИС/СБИС ПЛ со статической (триггерной) памятью
конфигурации, о которой подробнее говорится ниже, представляет собою
запись во внутренние регистры (триггеры) данных, задающих структуру
блоков системы и их межсоединений. Каждый бит настроечных данных задает
состояние соответствующему триггеру, управляющему программируемым ключом
в схеме логического блока, программируемого мультиплексора,
программируемого межсоединения и т. п.
БИС/СБИС ПЛ обычно имеет несколько возможных режимов конфигурирования
(например, у FPGA ХС4000 фирмы "Xilinx" их шесть, у СБИС семейства Virtex
той же фирмы четыре, у микросхем семейства Spartan - два). У способов
конфигурирования микросхем разных фирм и разных типов много общего. Для
конкретности рассмотрим способы конфигурирования СБИС ПЛ типа SOC
семейства Virtex.
Для конфигурирования этой микросхемы используются как специализированные
выводы, так и выводы, которые после завершения конфигурирования могут
играть роль выводов общего назначения. К специализированным относятся
выводы М2, М1, МО, на которых задается код того или иного режима, вывод
для синхросигналов процесса конфигурирования, выводы PROGRAM, DONE и
выводы периферийного сканирования TDI, TDO, TMS, ТСК. Вывод синхросигнала
может быть выходом, когда этот сигнал генерируется микросхемой, или
входом, когда поступает извне.
Возможные способы конфигурирования:
• пассивный последовательный (Slave-serial mode);
• активный последовательный (Master-serial mode);
• байт-поспедовательный (SelectMAP mode);
• периферийного сканирования.
В пассивном последовательном режиме микросхема получает данные
конфигурирования в виде потока битов из последовательной памяти PROM или
другого источника. Синхронизация осуществляется от внешнего источника,
каждый положительный фронт синхросигнала вводит бит данных от входа DIN.
Несколько микросхем могут быть соединены в цепочку для конфигурирования в
едином процессе от общего потока битов. В этом случае после завершения
конфигурирования очередной микросхемы данные конфигурации для следующих
микросхем появляются на выводе DOUT микросхемы, завершившей
конфигурирование.
В активном последовательном режиме выходной синхросигнал микросхемы
подается на последовательное ЗУ, с которого на вход DIN микросхемы
поступает последовательный поток битов конфигурации. Микросхема
воспринимает каждый бит под управлением положительного фронта
синхросигнала. После загрузки очередной микросхемы цепочки данные для
следующей снимаются с выхода DOUT той микросхемы, которая закончила
конфигурирование. Для синхронизации процесса можно выбирать частоту из
широкого диапазона значений. По умолчанию используется наименьшая частота
2,5 МГц. Максимальная частота - 60 МГц. Устанавливаемые частоты,
естественно, должны соответствовать возможностям используемых PROM и
включенных в цепочку микросхем. При включении питания устанавливается
частота 2,5 МГц. Если не поступит команда на изменение этого значения
(опция ConfigRate в программе генерации битового потока конфигурации),
процесс продолжится до конца на частоте 2,5 Мгц.
812
МЕТОДИКА ОЦЕНКИ ПАРАМЕТРОВ ИС ПЛ
В байт-последовательном режиме время конфигурирования минимально.
Используется байт-последовательный поток данных, которые записываются в
микросхему с учетом флажка ее готовности BUSY. Байтовый поток задается от
внешнего источника, как и сигналы тактирования, разрешения работы CS и
