采用VHDL語(yǔ)言在CPLD內(nèi)部編程實(shí)現(xiàn)Flash讀取控制設(shè)計(jì)

1、概述

本設(shè)計(jì)已實(shí)用于國(guó)家863計(jì)劃“可擴(kuò)展到T比特的高性能IPv4/v6路由器基礎(chǔ)平臺(tái)及實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)”項(xiàng)目中。其主要功能是對(duì)主控部分的FPGA讀取Flash進(jìn)行控制。

在本項(xiàng)目中，主控部分的FPGA在重啟時(shí)需要從Flash中下載初始化程序。當(dāng)下載完成后，F(xiàn)PGA仍會(huì)根據(jù)需要從Flash相應(yīng)地址讀取數(shù)據(jù)。這就要求在FPGA和Flash之間有一塊控制邏輯來(lái)控制對(duì)Flash的讀取。本設(shè)計(jì)就是完成的對(duì)這塊控制邏輯的具體實(shí)現(xiàn)。

本文用VHDL語(yǔ)言在CPLD內(nèi)部編程將其實(shí)現(xiàn)。本文第2節(jié)給出用VHDL語(yǔ)言在CPLD內(nèi)部編程實(shí)現(xiàn)Flash讀取的過程，第3節(jié)對(duì)全文進(jìn)行概括總結(jié)。

2、實(shí)現(xiàn)

2．1 器件的選擇

我們選用Xilinx公司XC9500XL 3.3V ISP 系列XC95288XL-7TQ144I芯片。XC95288xl是一個(gè)3.3V的低電壓、高效的CPLD，在通信和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的有廣泛的應(yīng)用。它包含16個(gè)54V18個(gè)功能塊，提供了6400個(gè)可用的門電路，這些門電路的傳播延時(shí)為6ns.

對(duì)于Flash，項(xiàng)目中選擇了Intel公司的Intel StrataFlash系列的256-Mbit J3型Flash.其數(shù)據(jù)寬度可分別支持8位或者16位。

2．2 實(shí)現(xiàn)中的問題及解決方法

項(xiàng)目中選用的Flash的輸出為16位，而向FPGA輸出的數(shù)據(jù)為32位，因此產(chǎn)了數(shù)據(jù)寬度不匹配的問題，解決的方法有兩種：

第一 使用兩塊相同的Flash，分別將其輸出的數(shù)據(jù)送入FPGA接口的高16位和低16位；其缺點(diǎn)是需要增加一塊Flash，從而成本增加。

第二 采用降低讀取速度的方法，把從一塊Flash中連續(xù)兩次讀取的16位數(shù)據(jù)拼接起來(lái)，組成一組32位的數(shù)據(jù)后送入FPGA接口。

出于對(duì)成本和復(fù)雜度的考慮，在此設(shè)計(jì)中我們采取了第二種方法加以實(shí)現(xiàn)。

2．3 基本設(shè)計(jì)模塊圖

2．4 用VHDL進(jìn)行實(shí)現(xiàn)（注：實(shí)體部分定義可分別參見模塊圖中的劃分）

Flash control 1

process（reset，gclk）

begin

if reset =”0“ then

count_reset 《=”0“;

elsif gclk”event and gclk =“1” then

count_reset 《= not（count（4） and count（3） and count（2））;

end if;

end process;

process（count_reset，gclk）

begin

if count_reset =“0” then

count 《=（others =》“0”）;

elsif gclk“event and gclk =”1“ then

count 《=count +1;

end if;

end process;

process（count_reset，reset，enable）

begin

if reset =”0“ then

F_CS 《=”1“;

F_OE 《=”1“;

F_WE 《=”1“;

elsif count_reset =”0“ then

F_CS 《= ”1“;

F_OE 《= ”1“;

F_WE 《= ”1“;

elsif enable”event and enable =“1” then

F_Abus 《= C_Abus;

F_CS 《= “0”;

F_OE 《= “0”;

F_WE 《= “1”;

C_Dbus 《= F_Dbus;

end if;

end process;

Flash control 2

d_count_rst 《= not（d_count（1） and （not d_count（0）） and empty）;

sig_WD 《= not（d_count（1） and （not d_count（0）））;

WR_DATA 《= sig_WD;

process（gclk，d_count）

begin

if reset =“0” then

d_count 《= “1”;

elsif F_CS = “1” then

d_count1 《= not d_count1 ;

if gclk“event and gclk =”1“ then

d_count2 《= d_count1;

d_count 《= d_count2;

end if;

end if;

end process;

process（reset，d_count，C_Dbus）

begin

if reset = ”0“ then

data_adder 《= （others =》”0“）;

elsif d_count”event and d_count = “0” then

data_adder（31 downto 16） 《= C_Dbus;

elsif d_count“event and d_count = ”1“ then

data_adder（15 downto 0） 《= C_Dbus;

end if;

end process;

enable 《= enable1 and enable2;

process（reset，d_count，F(xiàn)_CS）

begin

if reset = ”0“ or F_CS = ”0“ then

enable1 《= ”1“;

enable2 《= ”1“;

elsif d_count”event then

if gclk“event and gclk =”1“ then

enable1 《= ”0“;

enable2 《= not enable1;

end if;

end if;

end process;

process（reset，F(xiàn)_CS）

begin

if reset = ”0“ then

address《= X”400000“;

elsif F_CS = ”1“ then

C_Abus 《= address;

address 《= adderss +1;

end if;

end process;

process（reset，F(xiàn)_CS）

begin

if reset = ”0“ then

address《= X”400000“;

data_adder 《=（others =》”0“）;

elsif F_CS = ”1“;

address 《= adderss +1;

end if;

end process;

process（d_count2，F(xiàn)_CS）

begin

if F_CS = ”0“ then

enable1 《= ”1“;

enable 《= ”1“;

elsif d_count2 = ”00“ or d_count2 = ”01“ then

enable 《= ”0“;

end if;

end process;

process（gclk，sig_WD）

begin

if sig_WD = ”1“ then

Pulse_RW 《=”1“;

elsif gclk”event and gclk =“1” then

W_D1 《= sig_WD;

W_D2 《= W_D1;

if empty =“0” then

data_adder1 《= data_adder;

Pulse_RW 《= （W_D1 or （not W_D2））;

end if;

end if;

end process;

（注：此程序在Xilinx公司的ISE6.2i環(huán)境下用VHDL編程實(shí)現(xiàn)，其仿真波形見下圖）

3、 結(jié)束語(yǔ)

在實(shí)際應(yīng)用中，以此CPLD對(duì)Flash的讀取進(jìn)行控制。仿真結(jié)果及最后的實(shí)際調(diào)試都表明該設(shè)計(jì)符合項(xiàng)目的要求。在程序中通過對(duì)讀取的記數(shù)控制，本設(shè)計(jì)可以在不增加Flash片數(shù)的情況下支持16/32/64位的數(shù)據(jù)輸出寬度?？梢怨?jié)約一定的成本，具有相當(dāng)?shù)撵`活性和實(shí)用性。

責(zé)任編輯：gt

（注：此程序在Xilinx公司的ISE6.2i環(huán)境下用VHDL編程實(shí)現(xiàn)，其仿真波形見下圖）

圖2 Flash control 1仿真圖

圖3 Flash control 2仿真圖

3 、結(jié)束語(yǔ)

在實(shí)際應(yīng)用中，以此CPLD對(duì)Flash的讀取進(jìn)行控制。仿真結(jié)果及最后的實(shí)際調(diào)試都表明該設(shè)計(jì)符合項(xiàng)目的要求。在程序中通過對(duì)讀取的記數(shù)控制，本設(shè)計(jì)可以在不增加Flash片數(shù)的情況下支持16/32/64位的數(shù)據(jù)輸出寬度?？梢怨?jié)約一定的成本，具有相當(dāng)?shù)撵`活性和實(shí)用性。

責(zé)任編輯：gt