韩跃强

摘要：本文对MCU与FPGA组成系统的结构进行了分析，并以ALTERAFPGA的结构为基础，进行了总线互连的设计。

关键词：可编程逻辑器件三态总线FPGA

引言

近年来，随着可编程逻辑器件的迅速发展，越来越多的系统设计开始采用这种半定制的ASIC（专用集成电路）。PLD（可编程逻辑器件）及整套EDA（电子设计自动化）工具的使用，为开发人员提供了自上而下设计系统的途径。这种系统可以简化系统设计、优化系统结构与电气特性、便于系统的调试与维护、缩短设计周期以及降低成本。尤其是在数字系统的研制阶段或中小批量生产中，上述优点更为明显。

1、FPGA可重构系统结构分析

在高速系统中实现人机界面以及参数设置等非高速操作，往往使用具有良好接口功能的通用MCU（微控制器）来实现。因此，这种由MCU和FPGA（FieldProgrammableGateArray）构成的系统使用更为广泛。按照MCU与FPGA之间的相互关系以及在系统中所起的作用，主要可以分为两类：MCU控制FPGA工作的系统和MCU协同FPGA工作的系统。

1.1MCU控制FPGA工作的系统

这类系统采用MCU作为系统的主要控制器件，在FPGA中实现控制器的外设电路功能。实质上，这是传统MCU控制系统的继承发展，它把各个分立的外部设备与接口，根据系统需要，在FPGA中定制实现。比如在FPGA中实现SRAM（静态随机存储器）、键盘与显示接口以及总线的扩展等应用。

由于主要控制任务在MCU上实现，系统逻辑实现的重点在编制MCU程序上，而FPGA则更多的使用IP（IntellectualProperty）核实现基本功能模块。因此，在整个系统设计过程中，软件开发所占比重较大。……