试用手记：为国产FPGA正名(三，存储器)

作者：特权同学

有几点关于代码和数据存储区配置的一些疑问，麻烦解答一下：      

问：代码存储器可以选择OTP或者 extension memory，一般在最终软件定型后使用OTP没有问题，而在调试过程中会选择extension memory。extension memory里有三类：EMB、SRAM和Custom，通常代码存储器应该是非易失存储器，而你们这里列出来的EMB和SRAM都是下电易失的，这一点我不是很明白？难道说extension memory只是在KeilC处于debug模式时代码运行的存储区，而非代码下电存储的介质？EMB只有1K（最大可以到2K），如果设置了这个代码存储器，是不是KEILC DEBUG时代码不可以超过1K？

FAE：EMB和SRAM都是易失的，用EMB是最大可支持2KB的code空间，EMB初始化的信息与FPGA配置信息一起存储在内嵌SPI Flash中，上电自动加载，用SRAM时，需要使用我们提供的SRAMLoader工程，利用Astro重配置特性进行加载。

问：与上面类似的疑问，关于数据存储区，两个选项，on-ship SRAM默认勾选，这个没有疑问。而FP应该是内部扩展的4M Flash，应该是非易失存储器，数据存储器通常没有必要是非易失的吧？我认为按照常规，代码存储是非易失存储器，数据存储是易失存储器，而你们的配置选项让我有点糊涂。

FAE：Astro内部为8051提供16KB专用SRAM，用作data空间。

问：另外，SPI烧录应该是将FPGA配置数据烧录到4M FLASH中吧？而用Configuration Packer功能应该是要将FPGA配置数据和软件hex文件封装成一个文件烧录到4M flash中吧？我这么尝试过好像下电后系统没有跑起来，那么是不是在系统的存储器配置中有所讲究呢？

FAE：Configuration Packer可以让Astro内存储多个配置文件，利用它可以在使用SRAM做code空间时打包SRAMLoader工程进行上电自动加载。附件中是关于Astro的几个应用文档，您先看一下，写的比较详细，相信对您理解Astro用法会很有帮助，谢谢！

昨天对Agate Logic负责硬件的FAE狂轰滥炸，对于其开发工具和器件的结构都有更深入的了解和认识，上面的几个问答只是关于51硬核的数据和代码存储器方面的，好一番追问之后，总算逼出了几个像模像样的文档出来，消化后再做了一些实践，然后有一点收获和对后续项目在存储器配置上的一些可行性的想法。另外，关于时序方面的一些疑问也得到了解答，不是很放心，也问出了一些真真确确的“问题”来，并且目前在用软件版本的一些bug也被我问出来了，目前还需要等着厂商给我提供补丁，所以关于时序方面的博文只能暂缓进行。

特权同学问题提得比较到位，但不是很有水准。FAE回答得也不是很容易让人明白，最后还是文档给出了比较权威的解答。

在讨论Astro系列芯片51硬核的软件运行模式之前，要先看看Astro系列芯片到底已经提供了哪些片内的存储资源，不看不要紧，一看吓一跳——可谓品种齐全，满足各类需求。

1.       总共1Mbit的OTP型存储区，其中64KB用于FPGA的配置数据存储，另64KB用于51硬核的最终代码存储器。
2.       4Mbit(512KB)的FPGA和8051公用的SPI Flash。
3.       2块9Kbit的可配置双端口EMB。
4.       16KB的51硬核专用数据存储器。

Astro系列芯片51硬核的软件主要运行模式：

小模式：

不外挂存储器，使用芯片现有资源，FPGA配置数据和8051代码（小于2KB）存储于SPI Flash中。系统上电后，FPGA配置数据先从SPI Flash中导出并配置FPGA，也包括EMB的初始化数据（即软件代码从SPI FLASH搬运到EMB中）；完成后8051代码直接从EMB中开始运行。

内嵌8051在无等待周期的状态下，最快时钟频率可到70MHz，性能到47MIPS的性能。主要用于8051代码较少时，调试生产两便，成本也比较低。

手记二中的测试就是基于该模式，性能还算可以。

调试模式：

外挂SRAM存储器，FP Bootloader配置数据、FPGA用户程序配置数据和8051用户代码分段存储于SPI Flash中。系统上电先从SPI Flash中导出FP BootLoder配置数据（内含Loader部分）。配置FP包括EMB的初始化数据，完成后SRAM Loader程序将搬运8051用户代码到外挂SRAM中；之后再从SPI Flash中导入FP用户程序并重新配置FP，8051代码在外挂SRAM中开始运行。

内嵌8051在无等待周期的状态下，最快时钟频率可到35MHz，性能到23MIPS的性能。此模式主要用于8051代码超过2KB调试时用。当然也可用于生产。请注意外挂SRAM将增加成本。

这种模式由于不太可能使用，所以特权同学不过多研究，但这也是嵌入式系统中比较常见的一种BootLoder方式。