梅茹 卢欢 汕头市超声仪器研究所有限公司 （汕头 515041）

当今，电子技术发展迅速，FPGA 以其集成度高、编程方便、速度快等特点被越来越广泛地应用在各个领域。可重复编程型FPGA 采用SRAM 开关元件，其中每个逻辑块的功能以及逻辑块之间的互联模式都是由存储在SRAM 中的数据决定的。而这种FPGA 中的数据在掉电后具有易失性，故每次重新加电时，FPGA 都要重新加载配置数据，同时只有配置数据正确时FPGA 才能正常工作。本文针对其FPGA 的这种特点，提出了一种比较灵活实用的在线配置方式。

1.系统设计原理

本系统中计算机作为主控设备，配置数据以文件形式存储在计算机中。EZ-USB FX3 作为USB3.0 的接口控制器，利用其通用可编程接口GPIF II 与逻辑器件连接后，产生FPGA 所需的配置信号，这些配置信号再与FPGA 中的专用配置引脚连接形成配置链路。软件通过一定的控制方式，将存储在计算机中的配置数据文件组合成FPGA 能识别到的配置数据以及控制信号，通过配置链路传送给FPGA 完成整个FPGA 的配置。其系统框图如图1 所示。

图1. 系统实现框图

1.1 EZ-USB FX3 工作模式

EZ-USB FX3 是CYPRESS 公 司 的 高 带 宽USB3.0 外设控制器。它具有一个可实现5-Gbps USB3.0 数据传送能力的通用可编程接口GPIF II，数据传输速率可高达每秒400 兆字节，这个通用可编程接口GPIF II 可以使EZ-USB FX3 能与任何处理器或FPGA 直接通讯。

本设计中，EZ-USB FX3 的通用可编程接口GPIF II 在上电时被设置成Slave FIFO 接口模式。这种模式使得EZ-USB FX3 成为从设备，而外部FPGA 作为主设备。由于在上电时FPGA 处于还没有配置的状态，即使作为主设备也无法控制EZ-USB FX3 的GPIF II 接口，因此需要设计额外的硬件电路，一方面来满足在FPGA 配置完成前对GPIF II 接口的控制，另一方面要产生FPGA配置所需信号线。……