本文主要论述在arm嵌入式系统中如何实现fpga从串配置的方法，将系统程序及配置数据存储在系统flash中，利用arm的通用i/o口产生配置时序，省去专用的配置prom。

　　文中arm微处理器采用samsung公司的arm7tdmi系列中的s3c4480x，fpga采用xilinx
公司spartan3e系列中的xc3s100e，详细讨论fpga的从串配置的时序，同时论述s3c4480x从串配置spartan3e系列fpga的软、硬件实现方法。实践证明，该方法在成本、体积、灵活性上均具有优势，将此方法应用在嵌入式系统中具有很强的实用价值。

引言

　　基于arm微处理器技术的应用已经得到了广泛、深入的应用，包括工业控制领域、网络应用、消费类电子产品、成像和安全产品等领域。

　　fpga通过把设计生成的数据文件配置到芯片内部的sram完成其逻辑功能，具有可重复编程性，可灵活实现各种逻辑功能，fpga的这种特性使其在现代电子系统设计中得到了广泛应用。

　　基于sram工艺的fpga是易失性的，系统掉电后sram内的数据将全部丢失，需要外接rom保存其配置数据，系统每次上电时必须重新配置数据才能正常工作。通常设计时采用两种方案保存sram内的数据，一是使用专用的prom，xilinx公司的xcfxx系列prom提供fpga的配置时序，上电时自动加载prom中的配置数据到fpga的sram中；另一种是在含有微控制器的系统中，如嵌入式系统，采用其他非易失性存储器来存储配置数据，如eeprom、flash等，微控制器模拟fpga的配置时序将rom中的数据置入fpga中。与前面一种方案相比，在对成本和体积敏感的系统中，该方案更适用。

从串配嚣原理

1.从串配置原理

　　xilinx公司的spartan3e系列fpga采用90nm工艺的2.5v低电压fpga芯片，高性能、低功耗、可无限次编程。xc3s100e总门数达10万门，可采用从串、主串、从并、主并、jtag等方式进行配置，与从串配置相关的引脚功能及配置如下：

　　①m[2：o]：配置模式选择位。m2，m1，m0均接上拉电阻，即m[2：o]=111时为从串模式。

　　②cclk：配置时钟位，由微处理器提供，上升沿有效。

　　③din：串行数据输入位。

　　④dout：串行数据输出位，用于菊花链式配置。

　　⑤)prog_b：低电平异步复位fpga内部逻辑位。内部配置memory完全复位后，该引脚指示高电平，此时才能配置fpga。

　　⑥ init_b：由低电平到高电平跳变时，采样配置模式选择位m[2：0]，确定配置方式；配置过程中若出现配置错误，init_b将呈现低电平。

　　⑦done：复位时为低电平，配置成功，则为高电平。

2．微处理器从串配置fpga的时序

fpga的配置过程：

　　①系统上电后，将prog_b置为低电平，复位fpga内部逻辑重新配置fpga，延时100 μs充分复位内部逻辑后，将prog_b置为高电平。

　　②init_b保持低电平，将prog_b置高电平大于300ns后，fpga将inilb置为高电平，在init_b由低向高跳变的瞬间，采样配置模式选择位m[2：0]，采用从串配置模式。

　　③fpga采样配置模式后，微处理器开始配置fpga时钟cclk和数据，在cclk的每个上升沿，每bit数据被传入到din，数据字节先发低位，再发高位，配置过程中若发生错误，则init_b呈现低电平。

　　④所有配置数据传送完成，crc校验无误，则done呈现高电平，否则为低电平。

　　⑤done为高后，fpga释放全局三态(gts)，激活io管脚，释放全部置位复位(gsr)和全局写使能(gwe)有效，开始执行配置区里的逻辑。

3．配置文件产生的方法

　　用xilinx公司提供的开发工具ise8.1将工程经过综合、映射、布局、布线后产生编程文件，编程文件有.bit、.bin、.mcs、.tek、.hex等格式，其中.bit格式用作jtag下载，其他几种格式用作专用prom编程。系统产生配置文件时首先按照产生专用prom编程文件的方法产生.bin文件，然后将该bin文件转换成asc il码文件存储，并且各个字节之间用逗号分隔，最后把该配置数据存放在系统程序的一个头文件的数组config_data_array[]中，作为系统程序源代码的一部分，和其它程序一起编译。

硬件设计

　　arm微处理器s3c44box片内集成arm7tdmi核，同时集成了丰富的外围功能模块，内部增加的8k高速缓；中器大大提高了性能。s3c44box可访问256mb的地址空间，最高运行频率达66mhz，包含4m flash程序存储器，xc3s100e从串配置程序和配置文件都固化于其中保存，该fiash支持低电压写入(1.65～3.3v)。sdram具有8m的运行空间，系统在直接运行flastl时速度非常慢，通常将flash中的代码搬到sdram中运行。

　　s3c4480x与xc3s100e接口主要是prog_b、lnit_b、done、cclk、din五根信号线，硬件接口电路如图2所示，其中vcc33表示3.3v，vcc25表示2.5v。

１．在s3c44box中实现配置时序

　　xilinx公司的每个特定型号的fpga器件，其配置文件大小是相同的，跟fpga内部逻辑设计的复杂度无关，spartan