基于单片机的复杂可编程逻辑器件快速配置方法

频率没有限制而应用最广泛，因此在ICR控制电路中通常采用PS配置方式来实现ICR功能。

被动串行（PS）配置方式：在该配置方式下，由ByteblasteMV下载电缆产生一个由低到高的跳变送到nCONFIG引脚脚复位PLD，然后将配置数据送到DATA0引脚，直到CONF_DONE引脚变为高电平。图1是PS配置方式的时序图。CONF_DONE变成高电平后，DCLK必须多余十个周期来初始化该器件。器件的初始化由下载电缆自动执行。在PS方式中没有握手信号，所以配置时钟的工作频率必须低于10MHz。在多器件PS配置方式中，第一片PLD的nCEO引脚级联到下一片PLD的nCE引脚。在配置完第一个器件后，nCEO输出为低，使第二个PLD器件的nCE有效，开始对第二块器件进行配置。

3 用WINBOND78E58单片机配置可编程逻辑器件

用单片机配置可编程逻辑器件与上述PS配置方式原理一致，只需模拟PS配置方式中DATA0、DCLK、nCONFIG、CONF_DONE、nSTATUS引脚的配置时序，将配置数据串行移入PLD。配置引脚的功能如表1所示。

3.1 硬件设计

用单片机配置PLD，可以使用普通输入输出口或单行口。使用普通I/O口（如P1口），向PLD发送1Bit数据至少需要4个指令周期。一个指令给DATA0赋值，两个指令产生DCLK时钟，一个指令移位取数据。如果晶振为fosc，一个指令周期为12/fosc，因此它的下载速率为fosc/48。然而如果采用串行口方式0，其下载速率提高为fosc/12。考虑到PLD配置文件数据比较大，通常都在数十千字节以上（其配置文件大小如表2），为了加快配置速度，并适合各种不同规模的PLD，采用了WINBOND78E58单片机。

表1 配置引脚功能说明

DATA0 输出 配置数据 DCLK 输出 配置时钟 nCONFIG 输出 器件复位脚（该信号线的上升沿使配置开始） CONF_DONE 输入 状态位（在配置完成后，该信号线为高） nSTATUS 输入 状态位（如果该信号线为低，表明在配置过程中出现错误，需重新配置）

表2 各种CPLD配置文件大小

器  件 配置数据大小（Bits） 配置文件大小（Kbytes） APEX 0K1000E
APEX 20K600E
APEX 20K400E
APEX 20K300E
APEX 20K200E
APEX20K100
EPF10K100E
EPF10K70
EPF10K40
EPF10K30
EPF10K20
EPF10K10 8,938,000
5,564,000
3,878,000
2,733,000
1,950,000
985,000
1,336,000
892,000
498,000
376,000
231,000
118,000 1,029
680
474
333
238
121
164
109
61
46
29
15

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

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