基于SD卡的FPGA配置

.BIT 格式的数据，仅推荐使用.BIN 格式。

　　2.4 文件在SD 卡中的存储

　　发送数据前，需要先从SD 卡中读取配置文件。所有文件在SD 卡中都是按照一定的格式来组织的，本方案默认文件采用FAT16 格式进行存储。FAT16 格式下，SD 卡的结构如下图所示［3］。

主引导记录中最重要的参数是逻辑扇区的起始地址。获得该参数后即可以读取BIOS 参 数数据块（BPB）。BPB 中存储了扇区（Sector）、簇（Cluster）、文件分配表（FAT）的 大小，以及分区总扇区数等参数，是文件进行操作时必不可少的。文件分配表则是指明了文 件存储的位置，这些位置是以簇为单位的。每个簇包含的扇区数目在BPB 中说明。根文件 夹中存储了各不同文件的文件名和起始簇以及文件大小等信息。

　　2.5 配置文件的读取和发送

　　根据上述SD 卡存储格式的说明，可以对存储在其中的配置数据进行读取并发送出去。在本方案中，数据的读取和发送是同时进行的。

　　在对 SD 卡进行读取时，首先需要读取主引导记录（MBR），获得逻辑扇区的位置，然 后根据该位置读取BIOS 参数数据块（BPB），得到文件分配表（FAT）的位置以及扇区大 小等参数。在读取文件分配表之前，需要先读取根文件夹来获得文件的起始位置，然后再 通过文件分配表获得后续数据的位置。

　　得到文件的起始簇号之后，在文件分配表中读取对应该起始簇的字节，获得文件存储的 下一个簇的簇号，这样可以连续的进行读取。在读取一个簇后，即将整簇的数据发送出去。 如果发现文件分配表中某一簇对应的数值是0xFFFF，则说明是文件最后一个簇，这时该簇 的数据可以不足一个整簇，需要对其中的数据进行取舍，以保证发送数据的正确性。

　　对配置文件读取和发送的函数伪码如下所示。

　　ReadSD_FAT16（）{

　　读取物理第0 扇区内容，即MBR，获取逻辑0 扇区的位置；

　　读取逻辑0 扇区的内容，获取每扇区字节数，每簇扇区数，FAT 表占据的扇区数等参数；

　　读取根文件夹的内容，根据配置文件的文件名获取其起始簇号和文件长度；

　　将当前簇设置为起始簇；

　　While（1）{

　　读取FAT 中对应当前簇的内容，获得下一个簇的簇号；

　　FAT 表中对应当前簇的内容为0xFFFF 时，即说明当前簇是最后一个簇，计算该簇内的有效数据，并进行发送；

　　读取当前簇内容，进行发送；

　　当前簇指向下一个簇；

　　}

　　}

　　3 结束语

　　在当前FPGA 使用领域日趋广泛的情况下，对现有的含有FPGA 的嵌入式产品进行升 级更新成为了一项比较繁琐的工作，特别是在产品数量较多的情况下。本方案提出了采用 SD 卡存储配置数据的配置方案，使用了目前嵌入式系统中常见的ARM 微处理器和SD 卡， 不仅降低了成本，而且利用了现有资源，节省了电路板布线布局的空间。最重要的是使升级 过程更加简洁，在进行调试时也可以灵活使用。本文只给出了对Virtex FPGA 进行配置的情 况，该方案也可以适用于Spartan 系列FPGA。