在线观看www成人影院-在线观看www日本免费网站-在线观看www视频-在线观看操-欧美18在线-欧美1级

0
  • 聊天消息
  • 系統消息
  • 評論與回復
登錄后你可以
  • 下載海量資料
  • 學習在線課程
  • 觀看技術視頻
  • 寫文章/發帖/加入社區
會員中心
創作中心

完善資料讓更多小伙伴認識你,還能領取20積分哦,立即完善>

3天內不再提示

基于ARM的FPGA嵌入式系統實現

FPGA設計論壇 ? 來源:未知 ? 2023-05-18 13:05 ? 次閱讀


點擊上方藍字關注我們






基于ARMFPGA嵌入式系統實現



ARM(Advanced RISC Machines)既可以認為是一個公司。也可以認為是對一類微處理器的統稱,還可以認為是一項技術。基于ARM技術的微處理器應用約占據了32位 RISC微處理器75%以上的市場份額,ARM技術正在逐步滲入到人們生活的各個方面[1]。到目前為止,ARM微處理器及技術已經廣泛應用到各個領域,包括工業控制領域、網絡應用、消費類電子產品、成像和安全產品等。
FPGA(Field Programmable Gate Array)是一種高密度現場可編程邏輯器件,其邏輯功能是通過把設計生成的數據文件配置到器件內部的靜態配置數據存儲器(SRAM)來實現的。FPGA具有可重復編程性,能靈活實現各種邏輯功能。
基于SRAM工藝的FPGA具有易失性。系統掉電以后其內部配置數據容易丟失,因此需要外接ROM保存其配置數據,系統上電后必須重新配置數據才能正常工作。目前有兩種方案可以實現,一種是使用專用的PROM,以Xilinx公司FPGA,XCFxx系列PROM為例,能夠提供FPGA的配置時序,上電時自動加載PROM中的配置數據到FPGA的SRAM中;另一種是在含有微處理器的系統(如嵌入式系統)中采用其他非易失性存儲器如E2PROM、 Flash存儲配置數據,微處理器模擬FPGA的配置時序將ROM中的數據置入FPGA。與種方案相比,該方案節省成本、縮小系統體積。適用于對成本和體積苛刻要求的系統。
在便攜式虛擬儀器設計中,使用嵌入式系統和FPGA實現系統功能。嵌入式微處理器采用Samsung公司的ARM7TDMI系列處理器 S3C44BOX:FPGA采用Xilinx公司的Spartan-3E系列XC3S100E,采用S3C44BOX完成對XC3S100E的配置。取得了良好效果。
2 從串配置的原理
2.1從串配置原理
Xilinx公司的Spartan-3E系列FPGA產品是采用90 nm工藝的2.5 V低電壓FPGA器
件,具有高性能、低功耗、可無限次編寫的特點。XC3S100E是Spartan-3E系列FPGA中的一款,總門數達10萬門,可采用從串、主串、從并、主并、JTAG等模式對其進行配置[2]。XC3S100E與從串配置模式相關的主要引腳功能如下:
M[2:0]:配置模式選擇。M2、M1、M0均接上拉電阻,即M[2:0]:111時為從串模式;
CCLK:配置時鐘,微處理器提供時鐘源,且上升沿有效:
DIN:串行配置數據輸入:
DOUT:串行數據輸出,用于菊花鏈式配置:
PROG_B:低電平異步復位FPGA內部邏輯,內部可配置:Memory完全復位后,該引腳指示高電平。
當此引腳為高時,才能配置FPGA:
INIT_B:由低電平到高電平跳變時,采樣配置模式,即M[2:0]的值確定配置方式;配置過程中若出現配置錯誤,INIT_B將呈現低電平;
DONE:復位時為低電平。若配置成功,則為高電平。
2.2微處理器從串配置:FPGA的時序
FPGA的配置過程如下:
系統上電后,將PROG_B拉低以復位FPGA內部邏輯重新配置FPGA,充分復位內部邏輯后(約100μs),將PROG_置高。
INIT_B為低電平,PROG_B拉高保持300 ns后,FPGA將INIT_B置高。在INIT_B由低向高跳變的瞬間,采樣配置模式M[2:0]。此系統采用從串配置模式。
在FPGA采樣配置模式后,微處理器就可以向FPGA配置時鐘CCLK和數據,在CCLK的上升沿,傳輸數據至DIN,數據字節先發送低位,再發送高位。配置過程中若發生錯誤,則INIT_B為低電平。
所有的配置數據傳送完成,CRC校驗無誤。則DONE為高電平,否則為低電平。
DONE為高電平,FPGA釋放全局三態(GTS),激活I/O引腳,釋放全部置位復位(GSR)和全局寫使能(GWE)有效,開始執行配置區的邏輯。
微處理器從串配置FPGA的時序如圖1所示。

2.3 配置文件的產生方法
利用Xilinx公司提供的開發工具ISE8.1,經過綜合、映射、布局布線后可產生編程文件,編程文件含有.bit、.bin、.mcs、.tek、.hex等格式。其中,.bit格式用于JTAG,其他幾種格式用于專用PROM編程。首先按照產生專用 PROM編程文件的方法來產生.bin文件.然后將該.bin文件轉換成ASCⅡ碼文件的存儲形式,并且各個字節之間用逗號分隔。再將該配置數據存放在系統程序的一個頭文件的數組config_data_array[]中,作為系統程序源代碼的一部分,并和其他程序一起編譯。
3 硬件設計
嵌入式微處理器S3C44BOX內置ARM7TDMI核,集成了豐富的外圍功能模塊,內部8 kB Cache大大提高了性能。S3C44BOX可訪問256MB的地址空間,工作頻率達66 MHz 。采用4 MB Flash作為程序存儲器,可用于存放系統運行的代碼。XC3S100E從串配置程序和配置文件都固化于其中保存,該Flash支持低電壓(1.65 V~3.3 V)寫操作。8 MB的SDRAM是程序的運行空間,直接運行Flash中的代碼,但速度非常慢。通常是將Flash中的代碼移至SDRAM中。S3C44BOX與 XC3S100E主要通過PROG_B、INIT_B、DONE、CCLK、DIN 5根信號線連接,如圖2所示。其中VCC33表示3.3 V,VCC25表示2.5 V。
4 軟件設計
軟件設計流程如圖3所示。配置軟件的編程要確保ARM完全按照配置信號的時序工作,關鍵問題

是采用S3C44BOX的通用I/O口GPF0、GPF1、GPF2、GPF3、GPF4模擬DIN、CCLK、DONE、INIT_B、PROG_B的時序。
在S3C44BOX中,大多數引腳都是多功能引腳,可以通過端口配置寄存器選擇相應的引腳功能。
以端口F為例,控制寄存器rPCONF用作設定引腳的輸入、輸出或特殊功能;數據寄存器rPDATF[0:8]對應于GPF0~GPF8引腳上的數據。讀寫寄存器rPDATF的各個位對應于引腳的讀或寫。例如,CCLK上升沿時序是向GPF1先寫0,再寫1得到,延時程序則由for循環實現。

則一直循環等待
CCLK在每個上升沿把1 bit的數據置入DIN中,先將GPF1置低,在GPF0準備好1 bit數據,再將GPF1置高即可,以此循環將config_data_array[]中的每個字節按先低位再高位的次序寫入FPGA。
Xilinx的FPGA配置文件大小相同,與FPGA內部邏輯設計的復雜度無關。以Spartan_3E系列的10萬門FPGA XC3S100E為例,它的配置文件固定為581 344 bit,若CCLK的時鐘周期置為2μs,配置時間約為1.2 s。
5 實驗結果驗證
驗證環境:硬件采用自行開發的實驗板和武漢創維特公司的:JTAG硬件仿真器;軟件則使用Xilinx公司的開發工具ISE8.1和武漢創維特公司的集成開發環境ADT 1000(支持ARM7,ARM9)。
利用Verilog HDL編寫程序led.v在七段數碼管上循環顯示0~F,采用:ISE8.1編譯、綜合、映射、布局布線。生成用于編程專用PROM的led.bin文件。用一個簡單的C程序將.bin文件轉換成ASCⅡ碼文件,再將ASCⅡ碼文件復制到配置數據數組config_data_array[]中,然后在 ADT環境下編譯配置程序、配置數據和系統程序,將生成的.bin文件通過JTAG口燒寫到Flash中。重新上電后,FPGA配置正常,實驗結果與預設相一致。
6 結束語
基于ARM的FPGA從串配置方案結構簡單、接線容易、軟件編程簡單,非常適用于嵌入式系統設計。雖然該控制電路是為Xilinx公司 Spartan-3E系列的FPGA設計的,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具有可重復配置的靈活性,在嵌入式系統中可通過串口、網口遠程燒寫Flash,重構系統功能,這種在線重構技術為設備的智能化在線維護、功能重組和在線升級等提供了可能,而且靈活性很強。本文提出的方案對數字系統設計具有借鑒意義,有著廣闊的應用前景。







往期推薦
  • 至芯科技-FPGA就業培訓來襲!你的選擇開啟你的高薪之路!5月6號北京中心開課、歡迎咨詢!

  • 英特爾兩個重要發布加速FPGA應用開發

  • 簡談FPGA 有符號數、無符號數



掃碼二維碼

獲取更多精彩

FPGA設計論壇


喜歡就點個在看再走吧





原文標題:基于ARM的FPGA嵌入式系統實現

文章出處:【微信公眾號:FPGA設計論壇】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。

聲明:本文內容及配圖由入駐作者撰寫或者入駐合作網站授權轉載。文章觀點僅代表作者本人,不代表電子發燒友網立場。文章及其配圖僅供工程師學習之用,如有內容侵權或者其他違規問題,請聯系本站處理。 舉報投訴
  • FPGA
    +關注

    關注

    1643

    文章

    21968

    瀏覽量

    614305

原文標題:基于ARM的FPGA嵌入式系統實現

文章出處:【微信號:gh_9d70b445f494,微信公眾號:FPGA設計論壇】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。

收藏 人收藏

    評論

    相關推薦
    熱點推薦

    嵌入式開發,如何選擇適合的系統

    嵌入式ARM開發中,面對多種操作系統的選擇,如何做出最適合項目的決策?本文將為您梳理常見系統的特性,幫助您快速了解它們的優缺點,以便更好地選擇適合的
    的頭像 發表于 05-20 11:32 ?175次閱讀
    <b class='flag-5'>嵌入式</b>開發,如何選擇適合的<b class='flag-5'>系統</b>?

    Linux系統中通過預留物理內存實現ARMFPGA高效通信的方法

    嵌入式系統開發中,ARMFPGA 之間的通信可以使用 ARM 側的 DDR 作為通道。由于 FP
    的頭像 發表于 04-16 13:42 ?550次閱讀
    Linux<b class='flag-5'>系統</b>中通過預留物理內存<b class='flag-5'>實現</b><b class='flag-5'>ARM</b>與<b class='flag-5'>FPGA</b>高效通信的方法

    ARM架構嵌入式主板特點

    極其廣泛。ARM架構嵌入式主板有什么特點呢?一、工作時間及環境:ARM主板不受時間限制,可常開機,無需人員維護。在有電源調節的情況下,只要接通電源,就會自動啟動,
    的頭像 發表于 12-31 16:03 ?890次閱讀
    <b class='flag-5'>ARM</b>架構<b class='flag-5'>嵌入式</b>主板特點

    ARM嵌入式通信協議及應用

    隨著科技的飛速發展,嵌入式系統在各個領域扮演著越來越重要的角色。ARM處理器因其高性能、低功耗的特點,在嵌入式系統中得到了廣泛應用。通信協議
    的頭像 發表于 12-28 09:18 ?802次閱讀

    ARM嵌入式編程高效技巧

    隨著物聯網和智能設備的快速發展,ARM嵌入式系統的應用越來越廣泛。從智能手機到智能家居,再到工業自動化,ARM處理器幾乎無處不在。因此,掌握ARM
    的頭像 發表于 12-28 09:17 ?609次閱讀

    ARM嵌入式實時操作系統比較

    嵌入式系統領域,實時操作系統(RTOS)是確保任務按時完成的關鍵技術。ARM架構因其低功耗、高性能的特點,在嵌入式
    的頭像 發表于 12-28 09:15 ?1183次閱讀

    【「嵌入式系統設計與實現」閱讀體驗】+ 學習一個STM32的案例

    感謝電子發燒友論壇和電子工業出版社的贈書。 在[上一篇帖子](【新提醒】【「嵌入式系統設計與實現」閱讀體驗】+ 初步印象 - 社區活動專版 - 電子技術論壇 - 廣受歡迎的專業電子論壇!)中介紹了
    發表于 12-06 22:22

    嵌入式系統與物聯網的結合

    隨著科技的飛速發展,嵌入式系統和物聯網(IoT)已經成為現代技術領域的重要組成部分。嵌入式系統是指嵌入到設備或
    的頭像 發表于 11-06 10:23 ?974次閱讀

    ARM開發板與FPGA的結合應用

    大的功能和更高的靈活性,滿足各種復雜應用的需求。 二、ARM開發板與FPGA的優勢 高性能:ARM處理器具有高性能的特點,可以處理復雜的算法和任務。FPGA則可以
    的頭像 發表于 11-05 11:42 ?1364次閱讀

    什么是嵌入式?一文讀懂嵌入式主板

    在現代科技浪潮中,嵌入式技術已成為支撐各種智能設備和系統運行的核心力量。那么,究竟什么是嵌入式嵌入式系統,顧名思義,是將計算機的硬件和軟件
    的頭像 發表于 10-16 10:14 ?2467次閱讀

    為何嵌入式控制器首選ARMxy?深度解析

    嵌入式ARM控制器是一種基于ARM架構的嵌入式系統控制器,廣泛應用于各種嵌入式
    的頭像 發表于 09-21 10:09 ?612次閱讀
    為何<b class='flag-5'>嵌入式</b>控制器首選ARMxy?深度解析

    嵌入式系統的未來趨勢有哪些?

    智能家居領域,嵌入式系統可以集成語音識別和自然語言處理技術,去實現智能家電的語音控制。 2. 更強大的處理能力 在未來的嵌入式系統將具備更加
    發表于 09-12 15:42

    ARM MCU嵌入式開發 | 基于國產GD32F10x芯片+嵌入的開始

    指令完成復雜任務。現代處理器常采用混合指令集,結合CISC與RISC的優勢,以優化性能和編程便利性。 在嵌入式系統領域,ARM架構因其基于RISC的高效性和廣泛應用而備受推崇。ARM
    發表于 09-09 14:48

    嵌入式系統怎么學?

    、C++或者Python。這些語言在嵌入式系統開發中都被廣泛應用。 3、微處理器/微控制器架構:學習常見的微處理器和微控制器架構,如ARM、AVR、PIC等,了解其特性和應用場景。 4、
    發表于 07-02 10:10

    Altera SOPC 嵌入式系統設計(一)

    的 SOPC 系統是指在 FPGA 中預先植入處理器。目前最常用的嵌入式處理器大多是采用含有 ARM32 位知識產權處理器核的器件。為了達到通用性, 必須為常規的
    發表于 06-25 20:39
    主站蜘蛛池模板: 狠狠se| 韩国理论三级在线观看视频 | 天天躁日日躁狠狠躁一级毛片 | 久久天天干| 亚洲国产成人在人网站天堂 | 欧美精品久久久久久久小说 | 天天躁夜夜躁 | 午夜无遮挡怕怕怕免费视频 | 老师下面很湿很爽很紧 | 男人和女人在床做黄的网站 | 午夜大片网 | 深夜在线观看大尺度 | 国产叼嘿视频免费网站 | 欧美色网在线 | 色综合久久天天综合观看 | 年轻护士3的滋味 | jizz性欧美12 | 97人人模人人揉人人捏 | 国产经典一区 | 日韩免费三级 | 女的扒开尿口让男人桶爽 | 色视频网站大全免费 | 精品在线一区二区 | 如色网| 免费特黄一区二区三区视频一 | 精品理论片 | 午夜小视频在线播放 | 国产性大片黄在线观看在线放 | 天天躁日日躁狠狠躁一级毛片 | 另类专区欧美 | 色偷偷成人网免费视频男人的天堂 | 亚洲天堂三级 | 婷婷草| 真人一级一级特黄高清毛片 | 一区二区3区免费视频 | 在线看逼| 海棠高h粗暴调教双性男男 韩国韩宝贝2020vip福利视频 | 四虎影视免费看 | 在线视频一区二区 | 欧美成人区 | 爱爱天堂 |