信號(hào)與信息處理是信息科學(xué)中近幾年來(lái)發(fā)展最為迅速的學(xué)科之一,隨著片上系統(tǒng)(SOC,System On Chip)時(shí)代的到來(lái),FPGA正處于革命性數(shù)字信號(hào)處理的前沿。基于FPGA的設(shè)計(jì)可以在系統(tǒng)可再編程及在系統(tǒng)調(diào)試,具有吞吐量高,能夠更好地防止授權(quán)復(fù)制、元器件和開(kāi)發(fā)成本進(jìn)一步降低、開(kāi)發(fā)時(shí)間也大大縮短等優(yōu)點(diǎn)。然而,FPGA器件是基于SRAM結(jié)構(gòu)的編程工藝,掉電后編程信息立即丟失,每次加電時(shí),配置數(shù)據(jù)都必須重新下載,并且器件支持多種配置方式,所以研究FPGA器件的配置方案在FPGA系統(tǒng)設(shè)計(jì)中具有極其重要的價(jià)值,這也給用于可編程邏輯器件編程的配置接口電路和實(shí)驗(yàn)開(kāi)發(fā)設(shè)備提出了更高的要求。 本論文基于IEEE1149.1標(biāo)準(zhǔn)和USB2.0技術(shù),完成了FPGA配置接口電路及實(shí)驗(yàn)開(kāi)發(fā)板的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。作者在充分理解IEEE1149.1標(biāo)準(zhǔn)和USB技術(shù)原理的基礎(chǔ)上,針對(duì)Altcra公司專用的USB數(shù)據(jù)配置電纜USB-Blaster,對(duì)其內(nèi)部工作原理及工作時(shí)序進(jìn)行測(cè)試與詳細(xì)分析,完成了基于USB配置接口的FPGA芯片開(kāi)發(fā)實(shí)驗(yàn)電路的完整軟硬件設(shè)計(jì)及功能時(shí)序仿真。作者最后進(jìn)行了軟硬件調(diào)試,完成測(cè)試與驗(yàn)證,實(shí)現(xiàn)了對(duì)Altera系列PLD的配置功能及實(shí)驗(yàn)開(kāi)發(fā)板的功能。 本文討論的USB下載接口電路被驗(yàn)證能在Altera的QuartusII開(kāi)發(fā)環(huán)境下直接使用,無(wú)須在主機(jī)端另行設(shè)計(jì)通信軟件,其兼容性較現(xiàn)有設(shè)計(jì)有所提高。由于PLD(Programmable Logic Device)廠商對(duì)其知識(shí)產(chǎn)權(quán)嚴(yán)格保密,使得基于USB接口的配置電路應(yīng)用受到很大限制,同時(shí)也加大了自行對(duì)其進(jìn)行開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)的難度。 與傳統(tǒng)的基于PC并口的下載接口電路相比,本設(shè)計(jì)的基于USB下載接口電路及FPGA實(shí)驗(yàn)開(kāi)發(fā)板具有更高的編程下載速率、支持熱插拔、體積小、便于攜帶、降低對(duì)PC硬件傷害,且具備其它下載接口電路不具備的SignalTapII嵌入式邏輯分析儀和調(diào)試NiosII嵌入式軟核處理器等明顯優(yōu)勢(shì)。從成本來(lái)看,本設(shè)計(jì)的USB配置接口電路及FPGA實(shí)驗(yàn)開(kāi)發(fā)板與其同類產(chǎn)品相比有較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。
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