作者：重庆大学 刘晓明 王 军 谢明钦 来源：《单片机与嵌入式系统应用》

摘要：介绍基于sram的可重配置pld的原理；通过对多种串行配置的比较，提出单片机与存储器串行配置方式；从系统复杂度、可靠性和经济性等方面进行比较和分析。 关键词：复杂可编程逻辑器件 静态随机存储器 被动串行 引言 基于sram（静态随机存储器）的可得配置pld（可编程逻辑器件）的出现，为系统设计者动态改变运行电路中pld的逻辑功能创造了条件。pld使用sram单元来保存配置数据决定了pld内部的互连和功能。改变这些数据，也就改变了器件的逻辑功能。由于sram的数据是易失的，因此，这些数据必须保存在pld器件以外的eprom、eeprom或flash rom等非易失存储器内，以便使系统在适当的时候其下载到pld中，从而实现在线可重配置icr（in-circuit reconfigurability）。 此pld icr控制电路，不但线路结构简洁、开发容易、体积小、成本低，而且在icr控制电路中，存储pld配置数据的flash存储器采用并行总线，交换速度快。pld配置数据比较大，通常都在数十kb以上，因此，如何提高icr控制电路的配置速度，使系统上电后在最短的时间内完成配置而进入正常工作状态，将是软件设计上的一个重点。

1 基于sram的可得配置pld/fpga的结构与原理 早期的可编程逻辑器件只有可编程只读存储器（prom）、紫外线可擦除只读存储器（eprom）和电可擦除只读存储器（eeprom）3种。由于结构的限制，它们只能完成简单的数字逻辑功能。其后，出现了一类结构上稍复杂可编程芯片，即可编程逻辑器件（pld），能够完成各种数字逻辑功能。flex以上的器件都以sram为基础，使其维持状态的功耗很低，并且可进行在线配置。 采用这种结构的pld芯片有altera的flex、acex、apex系列，xilinx的spartan、virtex系列。多年来，altera公司一直致力于epld（erasable programmable logic device）的开发。近几年，该公司又向市场上推出了很有竞争力的cpld器件，即flex（flexible logic element matrix）系列产品。相对于其他一些厂家的fpga产品来说，altera公司的flex系列产品有其独特之处，这主要表现在高密度、在线配置功能、高速度和连续式布线结构等方面。 查找表lut（look-up-table）是基于sram的可重配置pld的一个重要组成部分。本质上就是一个ram。目前，fpga中多使用4输入的lut，所以每一个lut可以看成一个有4位地址线的16×1位的ram。当用户通过gdf原理图或vhdl语言描述了一个逻辑电路以后，pld/fpga开发软件会自动计算逻辑电路的所有可能的结果，并把结果事先写入ram。这样，每输入1个信号进行逻辑运算就等于输入1个地址进行查表，找出地址对应的内容，然后输出即可。 下面是一个4输入与门的例子，实际逻辑电路lut的实现方式如图1所示。

2 可编程逻辑器件的配置原理 当电路设计者利用max+plusii等软件工具将电路输入，并且经过编译、优化、仿真，从波形上看已经达到了最初的要求以后，就应当考虑cpld器件的系统配置与下载方法了。在pld/fpga开发软件中完成设计以后，软件会自动产生一个最终的编程文件（扩展名为pof文件）。如何将编程文件烧到pld芯片中去呢？对于基于查找表技术、sram工艺的fpga（如altera的所有flex、acex、apex系列，xilinx的sparten、vertex），由于sram工艺的特点，掉电后数据会消失，因此调试期间可以用byteblastemv并口下载电缆配置pld器件。调试完成后，需要将数据固化在一个专用的eeprom中（用通用编程