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NCSM 技术分析文档 —— 嵌入式系统开发系列 利用 ARM 进行 FPGA 的被动串行配置 作者：周丹（NCSM） QQ E-mail：ncsm@163.com 2007年6 月 NCSM 技术分析文档 —— 嵌入式系统开发系列 目  录  1.  ARM 处理器 LPC2214 简介  3  2.  CYCLONE II 系列 FPGA 配置文件  3  3.  被动串行方式（PS）配置时序  4  4.  硬件电路设计  5  5.  软件设计  6  6.  参 考 文 献  9    NCSM 技术分析文档 —— 嵌入式系统开发系列 摘要：介绍一种在嵌入式系统中使用微处理器实现以被动串行（PS）配置方式对 FPGA 进行 配置的方案，配置文件存放在片外 Flash 中，利用微处理器的 I/O 口或 SPI接口来产生配置时序， 省去专用配置器件；详述被动串行配置的时序及在嵌入式系统中的软硬件设计实现；说明本方案 的优越性及应用前景。 关键词：嵌入式系统 ARM7TDMI-S LPC2214 FPGA 被动串行配置 FPGA 是一种高密度可编程逻辑器件，其逻辑功能的实现是通过把设计生成的数据文件配置进 芯片内部的 SRAM 来完成的，具有可重复编程性，可以灵活实现各种逻辑功能。FPGA 的这种特性 使其在现代电子系统设计中得到了广泛应用。基于 SRAM 工艺的 FPGA 是易失性的，系统掉电以后 其内部配置数据将丢失，因此需要外接 FLASH或专用配置芯片来保存其配置数据。FPGA 的配置是 有时序要求的，如果 FPGA 本身不能控制配置时序，就需要有外部配置器件来进行时序控制。以 ALTERA 公司的系列 FPGA 为例，其本身不能控制配置时序，就有专用的 EPC 系列配置器件供其使 用。在含有微处理器的系统中，可以使用微处理器产生配置时序，将保存在系统 FLASH 或 ROM 中 的配置数据置入 FPGA。该方案不仅节省了成本，更缩小了 PCB 面积。在对成本和 PCB 面积敏感的 系统中，该方案非常适用。 在某通信设备的设计中，嵌入式微处理器采用 PHILIPS 公司的 ARM7TDMI-S 系列处理器 LPC2214；FPGA 采用 ALTERA 公司的 Cyclone II 系列 EP2C35，使用 LPC2214 完成了对EP2C35 的配 置，取得了良好效果。本文对其实现方法予以介绍。 1. ARM 处理器 LPC2214 简介 该处理器是飞利浦公司为嵌入式应用提供的高性价比微控制器解决方案，通过在 ARM7TDMI-S 内容基础上扩展一系列的通用外围器件，使系统费用降至最低，增强了系统对外部设备的支持能 力。 2. Cyclone II 系列 FPGA 配置文件 ALTERA 公司的开发工具 Quartus II 可以生成多种格式的配置文件，针对不同的配置方式要 使用不同格式的配置文件。设计项目编译以后会自动生成.sof 文件和.pof 文件。其中.pof 文件 在使