FPGA程序設(shè)計(jì)注意問題 - ARM7與FPGA在工業(yè)控制中的應(yīng)用

　　1延時(shí)的配置

　　通過地址總線和數(shù)據(jù)總線進(jìn)行命令傳輸和故障檢測時(shí)，F(xiàn)PGA是作為ARM芯片的普通外設(shè)來使用的。而ARM芯片對外設(shè)訪問的速度要遠(yuǎn)低于片內(nèi)存儲(chǔ)器，所以要在ARM中設(shè)置訪問的正確等待周期。ARM中提供的延時(shí)周期為0～7個(gè)，通過調(diào)試即可找到外設(shè)合適的等待周期，此系統(tǒng)的等待周期根據(jù)實(shí)際測試設(shè)置為5個(gè)，具體的配置方法見ARM程序說明。

　　2 讀寫使能信號的連接

　　從圖2中可以看出，寫使能信號NWE及讀使能信號NRD應(yīng)作為數(shù)據(jù)線(DATA0～5)的三態(tài)控制信號連接，即使在ARM芯片無其他外設(shè)時(shí)也不能缺省。因?yàn)锳RM的上電加載程序時(shí)間要長于同一系統(tǒng)上FPGA的程序配置時(shí)間，而FPGA的檢測及控制通道與ARM芯片的數(shù)據(jù)總線相連，F(xiàn)PGA加載完成后數(shù)據(jù)總線會(huì)存有相應(yīng)通道的邏輯電平值(不為三態(tài))，這就會(huì)導(dǎo)致ARM芯片在對片內(nèi)Flash芯片燒寫程序或上電加載程序時(shí)與FPGA沖突(數(shù)據(jù)被邏輯鎖定)，造成無法正確定位操作對象而使讀寫失敗。

　　ARM配置及應(yīng)用程序說明

　　1 處理器的資源分配

　　● 存儲(chǔ)器

　　AT91FR40162內(nèi)嵌一個(gè)256KB的SRAM，1024K個(gè)16位字組成的Flash存儲(chǔ)器。SRAM通過內(nèi)部32位數(shù)據(jù)總線與ARM核相連，單周期訪問，F(xiàn)lash存儲(chǔ)器則通過外部總線訪問。

　　● 系統(tǒng)外圍

　　EBI：外部總線控制接口，EBI可尋址64MB的空間，通過8個(gè)片選線(NCS0～NCS3獨(dú)立)和24位地址線訪問外設(shè)，地址線高4位與片選線(NCS4～7)復(fù)用，數(shù)據(jù)總線可配置成8/16位兩種模式與外設(shè)接口。

　　PIO：并口控制器，PIO控制32根I/O線，多數(shù)為復(fù)用引腳，可通過編程選擇為通用或?qū)Ｓ谩?/p>

　　AIC：先進(jìn)中斷控制器，實(shí)現(xiàn)片內(nèi)外圍中斷及4個(gè)外部中斷源中斷的管理，其外部中斷引腳與通用I/O復(fù)用。

　　● 用戶外圍

　　USART0～1：串口收發(fā)控制器，支持8個(gè)數(shù)據(jù)位的發(fā)送，可以進(jìn)行異步/同步傳輸選擇，其片外引腳與通用I/O復(fù)用。

　　TC：定時(shí)/計(jì)數(shù)器，可以產(chǎn)生定時(shí)中斷和計(jì)數(shù)功能，其片外引腳與通用I/O復(fù)用。

　　2 存儲(chǔ)器地址重映射后的空間分配

　　在CPU上電后，都會(huì)從地址0開始第一條指令代碼的執(zhí)行，而上電復(fù)位后0地址必須映射到NCS0片選所接的器件上，這里必須將NCS0連接到片內(nèi)Flash上以加載初始化程序和應(yīng)用程序。由于中斷和異常的入口地址是0～20H固定不變，它們的產(chǎn)生都是跳轉(zhuǎn)到0～20H之間相應(yīng)的地址取程序執(zhí)行，為了加快中斷響應(yīng)，必須將0～20H地址映射到片內(nèi)RAM區(qū)，所以在初始化的重映射命令執(zhí)行(EB1_RCR的RCB位置1)后，內(nèi)部RAM就映射到地址0，所有的中斷入口響應(yīng)和堆棧操作都被映射到在RAM區(qū)進(jìn)行。

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　　由于重映射主要是用于Flash和片內(nèi)RAM的地址空間交換，所以片內(nèi)外圍接口(EBI、USART、TC)對應(yīng)的存儲(chǔ)器編程地址范圍在映射前后不發(fā)生改變，而訪問外設(shè)地址為重映射后所分配。重映射后地址分配如表1所示。

　　3 應(yīng)用接口的存儲(chǔ)器配置

　　EBI存儲(chǔ)器：在8個(gè)EBI片選存儲(chǔ)器(EBI_CSR0～EBI_CSR7)中設(shè)置外設(shè)訪問參數(shù)。其中，32位存儲(chǔ)器中包括數(shù)據(jù)總線寬度8(16)設(shè)置，等待狀態(tài)數(shù)目1～7個(gè)周期設(shè)置，等待使能(不是使能)設(shè)置，片選使能(不使能)設(shè)置。這里將FPGA作為外設(shè)，使能NCS3(也可根據(jù)實(shí)際選擇其他空閑片選線)，選擇總線寬度16，使能等待周期并設(shè)周期為5(根據(jù)調(diào)試選擇)。因默認(rèn)NCS0為加載Flash片選線，而Flash為16位信號、7個(gè)等待周期，故需在EBI_CSR0中選擇16位總線寬度、7個(gè)等待周期并使能NCS0。

　　AIC存儲(chǔ)器：AIC存儲(chǔ)器管理所有內(nèi)外部中斷，對此存儲(chǔ)器的正確初始化賦值才會(huì)打開相應(yīng)中斷。設(shè)定AIC工作參數(shù)：應(yīng)用串口通信模式為異步模式，串口發(fā)送的數(shù)據(jù)位字符長度為8位，通信的波特率9600B/s，串口中斷優(yōu)先級為6(中斷優(yōu)先級由低到高0～7)，接收發(fā)送通道使能。

　　TC存儲(chǔ)器：定時(shí)中斷存儲(chǔ)器需要設(shè)定定時(shí)長度為1s(每1s產(chǎn)生中斷進(jìn)行故障查詢)，定時(shí)通道使能及軟件觸發(fā)模式，定時(shí)中斷優(yōu)先級設(shè)為1。