Altera ACEX 1K系列CPLD器件的三种配置方法的比较.docx

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1、A1teraACEXIK系列CP1D器件的三种配置方法的比较1、引言ACEXIK系列器件是AItera公司推出的新型CP1D产品。该器件基于SRAM,结合查找表（1UT）和嵌入式阵列块（EAB）提供了高密度结构，可提供10OOo到100OOO可用门，每个嵌入式阵列块增加到16位宽可实现双端且，RAM位增加到49125个。其多电压引脚可以驱动2.5V、3.3V、5.0V器件，也可以被这些电压所驱动；双向I/O引脚执行速度可达250MHz。该器件还应用A1tera专利技术进行了重要的生产改进，进一步降低了器件的成本，提高了产品的性能价格比。因此，ACEXIK器件可用来实现许多逻辑复杂、信息量大的系

2、统。但是在器件操作过程中，ACEXIK系列器件的配置数据存储在SRAM单元中，由于SRAM的易失性，配置数据在每次上电时必须被重新载入SRAM。2、配置ACEXIK系列器件三种方法的比较对于ACEXIK系列器件，目前实现加载的方法有以下3种：采用PRoM并行加载；采用型左机控制实现加载；通过JTAG口直接一次性实现编程数据加载。第一种方式需要占用较多的CP1D管脚资源，虽然这些资源在加载完成后可用作一般的I/O口，但在加载时不允许这些管脚有其他任何外来信号源；另外数据存储在PROM与CP1D之间的大量固定连线，如8位数据线以及大量访问PRoM的地址线等，使得匹板设计不便。但是这种方式有一个好处

3、，即PROM的容量较大、容易购置、价格低、技术支持（编程器）较好。第二种方式采用单片机控制，由PROM中读取并行数据，然后串行送出。由于涉及到单片机编程，对于开发者来说较为不便;另外，如果单片机仅用来实现该任务，较为浪费硬件资源。CP1D的一个最大优点是采用计算机专用开发工具，通过JTAG口直接一次性实现编程数据加载，但是由于ACEXIK器件SRAM的易失性使数据无法永久保存，为调试带来很大的不便，特别是从事野外作业者。目前，A1tera公司推出了相应的配置器件。在CP1D器件配置过程中，配置数据存储在配置器件的EPROM中,通过配置器件内部振荡器产生的时钟控制数据输出。本文以20脚EPC2器

4、件（以下简称EPC2）为例阐述配置器件与ACEXIK系列器件的连接。3、EPC2器件简介EPC2具有FIaSh配置存储器，可用来配置5.0V、3.3V、2.5V器件。通过内置的IEEEStd.1149.1JTAG接口EPC2可以在5.OV和3.3V电压下进行在系统编程（ISP）。系统编程后，调入JTAG配置指令初始化ACEXIK器件。EPC2的ISP能力使CEXIK器件的初始和更新更容易。当用EPC2配置ACEXIK器件时，在配置器件的内部发生带电复位延迟，最大值为200ms。AIterat公司的迪迪和MAX+P1USII软件均支持配置器件的编程，设计中软件自动为每一个配置器件产生P0F。多器

5、件设计中，对于多个ACEXIK器件，软件可以将编程文件与一个或多个配置器件联合。软件允许用户选择适当的配置器件更充分地储存每一个ACEXIK器件的配置数据。EPC2器件用于与ACEXIK器件连接的引脚功能见表1。4、器件连接及工作原理当用一片EPC2配置ACEXIK器件时，EPC2的控制信号nCS、0E、匹1K直接和ACEXIK系列器件的控制信号连接。图1给出了CEXIK器件和一片EPC2的连接关系。EPC2的nCS和OE引脚控制DATA输出引脚的三态缓冲器，使能地址计数器和EPC2的振荡器。nCS引脚控制配置器件的输出。当OE引脚接低电平时，不论nCS为何状态，地址计数器复位，DATA引脚输

6、出为高阻状态。当OE引脚接高电平时，如果nCS保持高电平，则计数器停止计数，DATA引脚保持高阻状态；如果nCS接低电平，则计数器和DATA引脚正常工作。EPC2允许用户将nINIT_CONF引脚与P1D器件的nCONFIG引脚相连来初始化P1D器件的配置。EPC2的DATA引脚与ACEXIK系列器件的DATAO或DATA引脚相连。存储在EPC2器件中的数据在其内部时钟的控制下顺序输出到DATA脚，然后在控制信号的控制下输出到CP1D器件的DATAO或DATA引脚。当配置数据的大小超过一片EPC2的容量时，可以采用多片级联的方法。这时候器件的nCASC和nCS引脚做器件间的握手信号。器件连接如

7、图1虚线所示。DC1KDATAnSTA7USC0NF_D0NEnC0NFIGMSE1OMSE11nCEVccVccACEXIKP1DEPC2(1)DC1KDATAOEnCSCASCn1NITCONFEPC2(2)DC1KDATAnCSOE用级联即C2配置ACEXIK器件时，EPC2的操作与其在级联链中的位置有关。当级联链中的第一个即主EPC2加电或复位，且nCS脚为低电平时，主EPC2控制配置进行。配置过程中主EPC2向其后的从属EPC2和CP1D器件提供所有的时钟脉冲，并向P1D器件提供第一个数据流。当主EPC2中配置数据发送完毕，器件的nCASC脚变为低电平，使第一个从属EPC2的nCS脚

8、变为低电平，从而使从属EPC2向外发送配置数据。每一片EPC2中数据全部输出且nCASC引脚为低电平时，器件的DATA引脚置为高阻状态以避免和其他配置器件发生竞争。一旦所有的配置数据传送完毕，且基于查找表的CP1D器件的CONF_DONE脚驱动主EPC2的nCS脚为高电平，主EPC2器件将额外增加16个时钟周期来初始化CP1D器件。随后主EPC2器件进入空闲状态。当需要另外加入EPC2器件时，可以将欲加入的EPC2的nCASC引脚和级联链中的从属EPC2的CS相连，DC1K.DATA和OE引脚并联。5、结论从上述的阐述中，我们可以看到：采用A1tera公司的专用配置器件加载数据时，配置器件与CP1D之间的接口线非常少，且直接连接不需要外加智能控制壁；通过器件内置JTAG口能够将数据一次性写入EPROM中加以保存，而且当CoNFIG数据量较大时，可以采用多片级联；器件可多次写入，当需要谩新数据时不需事先擦除器件中原有数据，只需将新数据直接写入即可。由此可见采用配置器件加载数据方便、可靠、易学易用。责任gt