CPLD器件的在系统动态配置

       ; 作为整个 配置 的核心，ispVM EMBEDDED主要由存储在E2PROM的VME文件驱动，从而将配置信息串行移入LattICe MACH 4128中。整个过程如下：首先，验证VME文件的版本，只有相应版本的ispVM EMBEDDED才能解释同样版本的VME文件，ispVMStart()函数强迫TAP状态机进入配置主引擎ispVMCode()，来自于VFME中的控制代码将驱动这个引擎执行相应操作，其中3个控制代码最为常见的STATE、SIR、SDR和STATE代码控制TAP状态机进入声明的状态，如Shift-DR、Shift-IR等。SIR代码表明将向器件中移入指令流，SDR代码表明将向器件中移入数据流。通过这种方式，配置主引擎ispVMCode()将VME中包含的配置信号器件从而完成配置，配置完成ispVMCode()返回一个配置成功与否的代码。最后ispVMEnd()强迫TAP状态机进入Test-Logic-Reset状态。

       Void ispVMEnd(void){ 
       IspVMStateMachine(RESET);/*TAP状态机进入Test-Logic-Reset状态*/ 
       IspVMDelay(1);/*一段延时后，器件由配置模式切换到运行模式*/ 
       }

       事实上，作为专门针对嵌入式平台的配置工具ispVM EMBEDDED并不依赖于特定的硬件或系统平台，所以可以很容易地往用户自己的系统上移植。3个与硬件相关的函数需要用户自己改写，Readprot()从输入引脚读一个字节，Writeport()通过输出引脚向外发送一个字节，ispVMDelay()系统延时。在MSP430上的实现如下：

       #define PINTDI 0x02 //定义P2.1为TDI 
       #define pinTDO 0x08 //定义P2.3为TDO 
       short int isp_pins用来存放当前JTAG口的引脚信号 
       unsigned char readPort(void){ 
       unsigned char PortVal; 
       PortVal="P2IN"; //读取P2口 
       return ((unsigned char)(PortVal &pinTDO)?0x01:0x00));//返回TDO引脚信号 
       } 


www.55dianzi.com        void writePort(unsigned char PINs,unsigned char value){ 
       if(value) 
       isp_pins=pins|isp_pins;//把isp-pins引脚置高 
       else 
       isp_pins=～pins&isp_pins;//把isp-pins引脚置低 
       P2OUT=isp_pins; 
       } 
      void ispVMDeay(unsigned short int delay_time){//delay_time来自于 配置 文件，通过它告诉配置引擎具体需要延时多久 
       if(delay_time &0xA000){//ms级延时 
       delay_time &=～0xA000; 
       } 
       else if(delay_time>=1000)//如果是μs级，转换成ms级延时 
       delay_time=delay_time/1000; 
       else 
       delay_time=1;//延时小于1ms时，就延时1ms 
       PS1ms=delay_time; 
       CCTL0=CCIE; //开定时 
       while(PS1ms){};//在中断PS1ms 
       CCTL0&=～CCIE; //关定时 
       }

       有一点需要指出，ispVM EMBEDDED要求将已转化成HEX格式的VME作为程序的一部分固化在单片机里。很显然，要想更换配置文件，就必须连同单片机程序一同换掉。这对实现 动态 配置是不利的，也是为什么在本方案中外加E2PROM的原因。这样无须更改程序，只换掉E2PRO中的配置文件即可。因此还需要更改GetByte()函数。

       对24C512的操作应该遵循I2C总线协议，而在MSP430中没有I2C总线硬件，所以本方案中用软件方法模拟。由于I2C串行总线数据交换速度较慢，因而当从E2PROM中读出数据再往 CPLD 中移入时，形成了配置过程的速度瓶颈。在解决这个问题时，我们充分利用了MSP430149单片机内部2KB RAM，采用E2PROM最快的读取方式——顺序读，将配置数据预先读入到RAM中，GetByte()函数直接从RAM中读取数据。这种方法在一定程度上提高了配置速度。我们改写的GetByte()函数是这样的：

www.55dianzi.com        unsigned char GetByte() 
       { unsigned char data; 
       statIC unsigned short int index="0"; 
       …… 
       if(index==0){ //有新的数据来自E2PROM 
       FP="wmeArray";//放在unsigned char vmeArray[1024] 
       } 
       data=*fp++; 
       if(index<1024) 
       index++; 
        else { 
       index="0"; 
       if((num+1024)>totalnum是已经读取字节数) 
       ReadBLOCk(address,totalnum-num);//totalnum是整个 配置 文件字节数 
       } 
       else{ 
       ReadBlock(address,1024);//从I2PROM的 
       address="adress"+1024;//adress地址开始读1024字节 
       } 
       } 
       return(data); 
       }

       PC机上应用程序用Delphi7.0开发设计，利用专门的串口控件很容易开发出串口通信程序，从而将VME配置文件发送到MSP430。当配置完成以后由MSP430返回“配置成功”。

       4 结论

       我们设计的基于MSP430的 CPLD 动态 配置方案，充分利用了CPLD可重复配置的特性，为嵌入式系统升级重构提供了一种新的思路，将来一定有很好的应用前景。当然在这个方案中，由于采用外加E2PROM的原因，在配置速度上较慢。虽然本方案针对的是Lattice MACH4000系列CPLD器件，但是稍加改动也可用于Lattice其它ispJTAG器件，如ispXPLD、ispGDX2等。另外在实际应用中，如果能加上网络模块，还可以实现远程的动态配置。

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本文关键字：动态  DSP/FPGA技术，单片机-工控设备 - DSP/FPGA技术