可編程ASIC器件主從式下載開(kāi)發(fā)系統的設計

　　1 引言

　　當前在EDA領(lǐng)域，只要具備臺式或筆記本電腦并裝有工具軟件，就可以方便地對可編程ASIC（CPLD/FPGA）進(jìn)行設計開(kāi)發(fā)，在系統可編程（ISP）器件為我們提供了這種便利條件。ISP方式雖然可以用一根下載電纜代替了編程器，但兼有提供下載和演示環(huán)境兩大功能的可編程ASIC開(kāi)發(fā)系統對于用戶(hù)來(lái)說(shuō)仍是必須的。本文提出的主從式下載開(kāi)發(fā)系統可以適配多種目標芯片，具有較寬的開(kāi)發(fā)應用范圍，經(jīng)過(guò)幾年的教學(xué)、科研實(shí)踐，使用效果良好。

　　2 系統結構及工作原理

　　對ASIC器件設計開(kāi)發(fā)的前期工作主要依靠對某種EDA工具軟件使用。對于其工具軟件和硬件編程語(yǔ)言，必須通過(guò)實(shí)踐鍛煉方能熟練使用和達到掌握技巧的程度。對應用系統和目標芯片進(jìn)行開(kāi)發(fā)，先要使用EDA工具軟件所提供的文本和圖形輸入方式進(jìn)行描述和綜合，并要通過(guò)仿真驗證。而后的工作就是將設計完成并通過(guò)仿真的熔絲圖文件對目標芯片下載，并在系統板提供的開(kāi)發(fā)環(huán)境中直接進(jìn)行功能演示。因而下載開(kāi)發(fā)系統的基本結構必須具備輸入和輸出功能。設計數字電路或系統往往需要多種頻率資源，故系統板要提供時(shí)鐘配置和頻率選擇功能。而要完成開(kāi)發(fā)系統的復雜工作和模式選擇，系統控制功能也是必須的?；谝陨纤悸吩O計開(kāi)發(fā)的系統電路框圖如圖1所示。

　　2.1 主從式結構

　　本機最大的特點(diǎn)是系統采用主從式開(kāi)發(fā)結構，將目標芯片安裝在一個(gè)小型轉接板上，再將轉接子板插到系統母板上配合工作。主系統母板是固定的，對不同的芯片只需換用不同的轉接子板，避免了以往開(kāi)發(fā)系統只能對單一型號芯片進(jìn)行開(kāi)發(fā)應用的弊端，大大拓寬了目標芯片的可選性和開(kāi)發(fā)系統的應用范圍。目前設計的開(kāi)發(fā)系統適用于6000門(mén)規模的芯片開(kāi)發(fā)，以及LATTICE、XILINX、ALTERA等多家公司的不同芯片。主從式開(kāi)發(fā)結構保證了系統的通用性和易于升級，只要稍加改進(jìn)就可形成從2000門(mén)到100000門(mén)以上邏輯資源、從5V 到3.3V、2.5V、1.8V兼容工作電壓的系列產(chǎn)品。

　　2.2 輸出部分

　　輸出部分主要采用數碼管顯示并有發(fā)光二極管顯示以及揚聲器發(fā)聲裝置?？紤]到數碼管占用較多的用戶(hù)資源，我們采用一種動(dòng)態(tài)掃描方式，在輸出數碼管顯示數據時(shí)同時(shí)輸出與該數據相對應的數碼管地址，經(jīng)地址譯碼器形成數碼管選通信號。具體實(shí)現時(shí)用一片Isp LSI1016可編程器件配置數據選擇器和譯碼器，地址譯碼功能通過(guò)89C51單片機控制實(shí)現。這種方案大大節省了輸出口資源和譯碼驅動(dòng)器件，提高系統可靠性同時(shí)減少印板空間。

　　設計系統具有三種顯示模式：準靜態(tài)顯示、十六進(jìn)制碼輸入動(dòng)態(tài)顯示和段碼輸入動(dòng)態(tài)顯示，用戶(hù)通過(guò)撥碼開(kāi)關(guān)或跳線(xiàn)進(jìn)行模式選擇。