AVR單片機(jī)Atmega128在FPGA配置的應(yīng)用和對(duì)EPF10K10軟硬件設(shè)計(jì)原理

　　在嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，掌握MCU對(duì)FPGA的配置，對(duì)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是十分必要的。根據(jù)EPF10K10的配置時(shí)序和AVR單片機(jī)Atmega128的接口特點(diǎn)，詳細(xì)介紹了Atmega128對(duì)EPF10K10配置的軟硬件設(shè)計(jì)原理。

　　目前，在嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，微控制器MCU +可編程邏輯器件PLD的設(shè)計(jì)方式已經(jīng)成為系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般方法。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中將MCU數(shù)據(jù)處理的優(yōu)勢(shì)與PLD超強(qiáng)的邏輯處理功能相結(jié)合，能夠設(shè)計(jì)出大型的多層次的嵌入式系統(tǒng)。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中MCU主要采用8位和32位兩類，其中，在8位MCU中，AVR單片機(jī)是運(yùn)算速度最快，功能最強(qiáng)，使用最為方便的MCU，已經(jīng)得到了廣泛的推廣使用。在PLD中，又分為CPLD和FPGA，其中， FPGA是基于SRAM LUT結(jié)構(gòu)的可編程邏輯器件，由于其內(nèi)部采用SRAM工藝，它的配置數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在SRAM中。由于SRAM的易失性，每次系統(tǒng)上電時(shí)，必須重新配置數(shù)據(jù)，即ICR （ In - Circuit Reconfigurability） ，只有在數(shù)據(jù)配置正確的情況下系統(tǒng)才能正常工作。在線配置方式一般有兩類：一是通過(guò)下載電纜由計(jì)算機(jī)直接對(duì)其進(jìn)行配置，二是通過(guò)配置芯片對(duì)其進(jìn)行配置。通過(guò)PC機(jī)對(duì)FPGA進(jìn)行在系統(tǒng)重配置，雖然在調(diào)試時(shí)非常方便，但在應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)是很不現(xiàn)實(shí)的。象Altera公司提供的配置芯片有一次可編程型和可擦除編程型兩種：一次可編程型芯片只能寫(xiě)入一次，不適合開(kāi)發(fā)階段反復(fù)調(diào)試、修改及產(chǎn)品的升級(jí);可擦除編程型價(jià)格昂貴，且容量有限，對(duì)容量較大的可編程邏輯器件，需要多片配置芯片組成菊花鏈形進(jìn)行配置，增加系統(tǒng)設(shè)計(jì)的難度。為此，利用MCU 對(duì)FPGA進(jìn)行配置具有非常實(shí)用的價(jià)值，特別是AVR單片機(jī)ATmega128，由于它具有128K的Flash存儲(chǔ)器，在無(wú)須外部存儲(chǔ)器擴(kuò)展的情況下，也能實(shí)現(xiàn)對(duì)FPGA的配置。下面將以ATmega128對(duì)EPF10K10的被動(dòng)串行配置為例，介紹其配置的軟硬件設(shè)計(jì)原理。