Leon3的接口配置设计_技术

　摘要：与通常采用外围的CPLD器件和CPU来产生配置接口控制逻辑的方法不同，本文设计了采用嵌入到FPGA的Leon3开源CPU软核来控制实现Virtex系列FPGA的SelectMap接口配置的方法，可将其应用于对FPGA芯片的在线配置。该方法设计成本低，不局限于某一类型的FPGA芯片，减少了外围分立元件的使用，增强了设计的灵活性。仿真结果表明该设计满足SelectMap接口配置所需控制逻辑要求，可以完成FPGA的并行配置。

　　关键词：FPGA;嵌入式CPU;Leon3软核;SelectMap接口

　　引言

　　随着FPGA和SOPC技术的发展，基于FPGA的嵌入式系统与传统的嵌入式系统相比，具有设计周期短、设计风险和设计成本低、集成度高、灵活性大、维护和升级方便、硬件缺陷修复等优点。基于FPGA的嵌入式系统设计技术和市场逐渐成熟，使得嵌入式CPU软核(如Xilinx公司推出的MicroBlaze、Altera公司的Nios、欧空局开发的Leon3软核等)的大量应用成为可能。

　　本文结合具体应用需求，介绍了利用嵌入式CPU Leon3软核处理器对Virtex系列FPGA的配置进行控制的方法。此系统能够实现FPGA配置数据的重构，并且减少了外围CPU和CPLD器件的使用，具有很好的应用价值。

　　1 Leon3软核

　　2 SelectMap接口配置系统设计

　　2.1 Virtex系列FPGA配置方式

　　Virtex系列FPGA基于SRAM工艺，共有4种配置方式：主串(master serial)、从串(slave seTIal)、SelectMap和边界扫描(boundarysca-n)。串行(主串或从串)模式需要的配置信号少(PROGRAM、CCLK、DIN、INIT、DONE)，FPGA在配置时钟的上升沿接收1位配置数据，该配置方式速度较慢。边界扫描模式没有存储芯片，掉电后需重新配置，所以该种配置方式多用于调试阶段。SelectMap模式是一种8位并行配置模式，它是Virtex系列FPGA最快的一种配置模式，其配置时钟最高可达66MHz，每个配置时钟周期内有8位配置数据下载到FPGA内。在对配置速度要求较高的一些应用场合，一般采用SelectMap配置方式。