基于ARM的嵌入式系统中从串配置FPGA的实现

4 软件设计
　　软件设计流程如图3所示。配置软件的编程要确保ARM完全按照配置信号的时序工作，关键问题

　　是采用S3C44BOX的通用I/O口GPF0、GPF1、GPF2、GPF3、GPF4模拟DIN、CCLK、DONE、INIT_B、PROG_B的时序。
　　在S3C44BOX中，大多数引脚都是多功能引脚，可以通过端口配置寄存器选择相应的引脚功能。
　　以端口F为例，控制寄存器rPCONF用作设定引脚的输入、输出或特殊功能；数据寄存器rPDATF[0：8]对应于GPF0～GPF8引脚上的数据。读写寄存器rPDATF的各个位对应于引脚的读或写。例如，CCLK上升沿时序是向GPF1先写0，再写1得到，延时程序则由for循环实现。

　　则一直循环等待
　　CCLK在每个上升沿把1 bit的数据置入DIN中,先将GPF1置低，在GPF0准备好1 bit数据，再将GPF1置高即可，以此循环将config_data_array[]中的每个字节按先低位再高位的次序写入FPGA。
　　Xilinx的FPGA配置文件大小相同，与FPGA内部逻辑设计的复杂度无关。以Spartan_3E系列的10万门FPGA XC3S100E为例,它的配置文件固定为581 344 bit，若CCLK的时钟周期置为2μs，配置时间约为1.2 s。
　　5 实验结果验证
　　验证环境：硬件采用自行开发的实验板和武汉创维特公司的：JTAG硬件仿真器；软件则使用Xilinx公司的开发工具ISE8.1和武汉创维特公司的集成开发环境ADT 1000(支持ARM7，ARM9)。
　　利用VerilogHDL编写程序led．v在七段数码管上循环显示0～F，采用：ISE8.1编译、综合、映射、布局布线。生成用于编程专用PROM的led．bin文件。用一个简单的C程序将.bin文件转换成ASCⅡ码文件,再将ASCⅡ码文件复制到配置数据数组config_data_array[]中，然后在ADT环境下编译配置程序、配置数据和系统程序，将生成的．bin文件通过JTAG口烧写到Flash中。重新上电后，FPGA配置正常,实验结果与预设相一致。
　　6 结束语
　　基于ARM的FPGA从串配置方案结构简单、接线容易、软件编程简单，非常适用于嵌入式系统设计。虽然该控制电路是为Xilinx公司Spartan-3E系列的FPGA设计的，但稍加修改也可用于其他系列FPGA器件，故具有一定的通用性。另外，由于FPGA具有可重复配置的灵活性，在嵌入式系统中可通过串口、网口远程烧写Flash，重构系统功能，这种在线重构技术为设备的智能化在线维护、功能重组和在线升级等提供了可能，而且灵活性很强。本文提出的方案对数字系统设计具有借鉴意义，有着广阔的应用前景。