基于DS89C450的Xilinx PROM在系統(tǒng)編程設(shè)計(jì)

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　　可編程邏輯器件(FPGA、CPLD等)廣泛用于現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)中，在一個(gè)系統(tǒng)中往往會(huì)用1片以上的可編程邏輯器件。作為最大的供應(yīng)商之一，Xilinx公司的器件獲得了廣泛的應(yīng)用?；诓檎冶砑夹g(shù)的FPGA在應(yīng)用時(shí)需要外置一個(gè)非易失性存儲(chǔ)器來(lái)存儲(chǔ)配置數(shù)據(jù)。如何方便靈活地對(duì)一個(gè)系統(tǒng)中多片F(xiàn)PGA的配置數(shù)據(jù)進(jìn)行升級(jí)是本文討論的問(wèn)題。

　　1 系統(tǒng)概述

　　Xilinx的Platform Flash PROM包括XCFxS和XCFxP系列，它們都是帶JTAG接口的PROM，都支持JTAG ISP Programming，本文主要以XCF-01S為例。DS89C450型單片機(jī)是一款超高速的高性能單片機(jī)，其顯著特點(diǎn)是速度快，一個(gè)機(jī)器周期只需要一個(gè)時(shí)鐘周期;通過(guò)使能，可以激活其內(nèi)部的1 KB數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，來(lái)作為數(shù)據(jù)緩存;同時(shí)它具有64KB的內(nèi)部程序存儲(chǔ)器，支持ISP、IAP。

　　本設(shè)計(jì)主要實(shí)現(xiàn)的功能是：

　?、貲S89C450的在應(yīng)用編程(IAP)。通過(guò)使用IAP，單片機(jī)用戶(hù)代碼的更新和修改將十分方便。

　?、谑鼓蹹S89C450內(nèi)部1 KB數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，在對(duì)Platform Flash PROM編程時(shí)，作為數(shù)據(jù)緩存，這樣將無(wú)需在片外擴(kuò)展數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，從而減小了電路板面積，同時(shí)提高了訪問(wèn)速度，節(jié)省成本。

　　③用DS89C450的P1口的4根線模擬JTAG的時(shí)序邏輯，實(shí)現(xiàn)與Platform Flash PROM的通信;余下的4根線用來(lái)構(gòu)造片選邏輯，將整個(gè)電路設(shè)計(jì)在背板上，將串口引出到設(shè)備面板來(lái)與上位機(jī)通信。

　?、懿捎?a target="_blank">匯編語(yǔ)言開(kāi)發(fā)，使iMPACT下載和單片機(jī)下載互不沖突，方便實(shí)現(xiàn)插板式機(jī)箱結(jié)構(gòu)。

　　該設(shè)計(jì)在設(shè)備調(diào)試、遠(yuǎn)程維護(hù)、功能擴(kuò)展和修改等方面將具有很高的靈活性，系統(tǒng)示意圖如圖1所示。

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　　2 DS89C450 IAP的實(shí)現(xiàn)

　　DS89C450內(nèi)部集成了64 KB的Flash程序存儲(chǔ)器，64 KB Flash分為2部分，低32 KB區(qū)(地址范圍0000H～7FFFH)和高32 KB區(qū)(地址范圍8000H～FFFFH)。只有高32 KB區(qū)才可以由IAP程序訪問(wèn)，這個(gè)空間將存放用戶(hù)代碼。DS89C450內(nèi)部有一個(gè)存儲(chǔ)器管理單元(MMU)，它實(shí)際上就是一個(gè)狀態(tài)機(jī)，獨(dú)立于處理器核心而存在，只需向相應(yīng)的特殊功能寄存器中寫(xiě)入命令、地址、數(shù)據(jù)等，將啟動(dòng)MMU，實(shí)現(xiàn)對(duì)高32 KB區(qū)的擦除、編程、校驗(yàn)以及系統(tǒng)復(fù)位。而在低32 KB區(qū)存的是IAP程序，IAP程序代碼是通過(guò)燒錄器燒寫(xiě)進(jìn)去的。

　　IAP程序?qū)⑼ㄟ^(guò)串口和上位機(jī)通信，在系統(tǒng)上電后，上位機(jī)發(fā)出是否要更新高32 KB區(qū)代碼的命令，若不更新，則IAP程序立即跳轉(zhuǎn)至8000H處取指令，執(zhí)行高32 KB區(qū)的用戶(hù)代碼;若上位機(jī)發(fā)出了更新高32KB區(qū)代碼的命令，IAP程序?qū)⑦M(jìn)入工作狀態(tài)，它將首先擦除高32 KB區(qū)，然后準(zhǔn)備接收新的用戶(hù)代碼(即對(duì)Platform Flash PROM操作的代碼)，收到新代碼數(shù)據(jù)之后，將其寫(xiě)入高32 KB區(qū);新代碼文件全部寫(xiě)入之后，由上位機(jī)發(fā)出校驗(yàn)命令，IAP程序?qū)⒏?2 KB區(qū)按字節(jié)讀出，并計(jì)算出累加和，作為校驗(yàn)和回送上位機(jī)。

　　上述所有操作都是通過(guò)讀寫(xiě)2個(gè)特殊功能寄存器來(lái)實(shí)現(xiàn)的，這2個(gè)寄存器是FCNTL(地址：D5H)和FDATA(地址：D6H)，圖2給出了編程的流程。

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