基于单片机的 复杂可编程逻辑器件快速配置方法

文章摘要：注：配置文件大小由.rbf文件决定该单片机外接晶振最大频率为40MHz，它在串行口方式0下波特率可设置为fosc/4。另外通过设置特殊功能寄存器CKCON的MD0、MD1、MD2三位，可以将MOVX、MOVC等指令周期缩短至2个机器周期。与普通单片机相比，可使配置时间大为缩短。WINBOND78E58单片机内部拥有32KB FLASH ROM.由配置文件数据表2可知，只需一片单片机就可以对EPF10K20系列以下的PLD进行配置了。本系统中使用了一片APEX20K300E，因此在硬件电路设计中，扩展了一片WINBOND29C040 FLASH存储器（容量为512KB），其电路如图2。DATA0

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注：配置文件大小由.rbf文件决定

该单片机外接晶振最大频率为40MHz，它在串行口方式0下波特率可设置为fosc/4。另外通过设置特殊功能寄存器CKCON的MD0、MD1、MD2三位，可以将MOVX、MOVC等指令周期缩短至2个机器周期。与普通单片机相比，可使配置时间大为缩短。WINBOND78E58单片机内部拥有32KB FLASH ROM.由配置文件数据表2可知，只需一片单片机就可以对EPF10K20系列以下的PLD进行配置了。本系统中使用了一片APEX20K300E，因此在硬件电路设计中，扩展了一片WINBOND29C040 FLASH存储器（容量为512KB），其电路如图2。DATA0与RXD、DCLK与TXD、nCONF与P15、CONFIG_DONE与P16、nSTATUS与P17分别相连。

3.2 软件设计

在软件编程时，使用了串行口移位寄存器输入输出方式。本系统只需用到输出方式，串行数据通过RXD引脚输出，而在TXD引脚输出移位时钟。当一字节数据写入串行数据缓冲器SBUF时，就开始发送。在此期间，发送控制器送出移位信号，使发送移位寄存器的内容右移一位，直至最高位（D7位）数字移出后，停止发送数据和移位时钟脉冲。RXD、TXD时序如图3。由图3可知，它可以用来模拟配置时序。发送完一字节数据后，硬件置发送标志位TI为1，向CPU申请中断。若CPU响应中断，则从0023H单元开始执行串行中断服务程序。

为了提高配置速度，单片机程序用汇编语言编写。单片机上电后使nCONFIG脚由低到高复位待配置PLD；当判断到nSTATUS为高后，开始从外部FLASH存储器取数据串行移位。配置过程中，查询CONF_DONE。一旦为高，配置完成，但还要送40个DCLK脉冲，PLD才能进入用户工作状态。

用户设计PLD程序经MAXPLUS II或QUARTUS编译后将产生后缀后为.sof的SRAM目标文件。该文件含有除配置数据以外的控制字符，不能直接写入到PLD中去，需要利用软件的编程文件转换功能将文件转换成.rbf（Raw Binary File）十六进制文件。把.rbf文件烧写到存储器中，单片机通过MOVX指令读入后，串行移位到PLD。

部分asm语言源程序如下：

NCONFIG BIT P1.5

CONFDONE BIT P.6

NSTATUS BIT P1.7

ORG 000h

……

CLR SM0

CLR SM1 ；SM0，SM1为0，串口工作于方式0

CLR SM2 ；串口波特率为fosc/4

CLR REN

ANL 8EH，#0f8h ；地址8EH是CKCON单元，MD0、MD1、MD2清0

CLR EA

WJRESTART：CLR NCONFIG

SETB NCONFIG ；上升沿复位PLD

WAIT：JNB NSTATUS，WAIT ；NSTATUS为高，可进行配置

WJPEIZHI：MOV P1，COUNTER3

MOV DPH，COUNTER2

MOV DPL，COUNTER1 ；配置数据大，需3个单元作地址记数

MOVX A，@DPTA

MOV SBUF，A ；串行移位

NOP

NOP ；采用填充2个空指令，正好使一个字节发送完成，可发送下一个字节

INC COUNTER1 ；地址加

MOV A，COUNTER1

JB CONFDONE，WJEND1

CJNE A，#0，WJPEIZHI

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