ЖУРНАЛ «СТА» №3/2001

В изделиях Fastwel для конфигуриро- вания ПЛИС используется третий спо- соб, являющийся дальнейшим разви- тием идеи ISP: конфигурационная ин- формация хранится в виде файла, а при необходимости передается в модуль по шине ISA и копируется в EEPROM ПЗУ. Преимущества такого решения очевидны: для загрузки не требуется дополнительных аппаратных средств, имеется возможность производить «динамическое конфигурирование» ПЛИС, то есть изменять круг решае- мых ею задач без прекращения функ- ционирования вычислительной систе- мы. Реализация этой возможности мо- жет быть особенно полезна, например, при построении отказоустойчивых си- стем управления, когда в случае обна- ружения неисправности требуется ав- томатически перераспределить функции отказавшего ус- тройства среди ис- правных. Для модулей UNIOxx5 в настоящее время разработано больше двух десят- ков универсальных схем («прошивок»). Каждой схеме присвоен буквенноци- фровой идентификационный код. Имя конфигурационного файла образуется из этого кода и расширения .bit. В каждую ПЛИС может быть загру- жена своя «прошивка». Загрузка произ- водится при помощи свободно распро- страняемой программы isp.com. Для за- грузки достаточно запустить программу со следующими параметрами: isp BA C D E F Здесь BA — базовый адрес модуля; C, D, E, F — имена конфигурацион- ных файлов, загружаемых в первую, вторую, третью и четвертую ПЛИС, со- ответственно. Базовый адрес модуля (000h…3F0h) располагается в области вводавывода и задается съёмными перемычками ин- терфейсного узла шины ISA. Напри- мер, для загрузки в каждую ПЛИС мо- дуля UNIO965 c базовым адресом 110h конфигурации С00 (24 16разряд- ных счетчика) достаточно набрать в ко- мандной строке: isp 110 с00 с00 c00 c00 Однократно записанная информа- ция может храниться в ПЗУ в течение всего срока эксплуатации модуля. Однако иногда, например в процессе отладки аппаратуры, требуется мно- гократно производить загрузку в один и тот же модуль различных «прошивок». В этом случае предпо- чтительным является использование другой загрузочной программы — isl.com . Программа загружает конфи- гурацию не в EEPROM ПЗУ, а непо- средственно в ОЗУ ПЛИС, что поз- воляет сократить время загрузки и сэкономить ресурс ПЗУ. В этом ре- жиме после отключения питания конфигурационная информация те- ряется, а после повторного включе- ния питания загрузка производит- ся из ПЗУ. Конфигурационные файлы для контроллеров СPU1885 и RTU188 имеют то же обозна- чение, что их функциональные аналоги для модулей UNIO485. Од- нако они отличаются по формату и за- гружаются при помощи специальных программ isp188.com и isl188.com. Этим исчерпываются отличия для поль- зователя между модулем UNIO485 и эмулирующей его микросхемой XCS20. Б АЗОВЫЙ НАБОР СХЕМ Большую часть существующих «про- шивок» можно найти на ftpсервере фирмы ПРОСОФТ ftp://prosoft.ru . Их перечень представлен в таблице 1. Несколько слов о наиболее часто ис- пользуемых схемах. Прежде всего, это «прошивки», обес- печивающие вводвывод дискретных сигналов. Наиболее характерная из них — P55. ПЛИС, в которую загруже- на эта «прошивка», эмулирует извест- ную микросхему 8255 в режиме 0. Ка- налы группами (две группы по 8 и две группы по 4 канала) могут быть запро- граммированы как входы или выходы. Все входы снабжены схемами подавле- ния дребезга. Возможно формирова- ние маскируемых прерываний от групп входов. В сочетании с модулями УСО фирмы Grayhill ПЛИС могут обеспечивать также ввод и вывод аналоговых сигна- лов. Модули аналогового ввода серии 81 СТА 3/2001 www.cta.ru В З АПИС Н УЮ К НИЖК У ИНЖЕ Н Е РА ной КМОПтехнологии. Микросхема содержит 6000 логических вентилей (Logic Gates), сгруппированных в кон- фигурируемые логические блоки (CLB). Выполняемые каждым CLB функции и взаимосвязи между ними описываются последовательностью битов, хранимой во внутреннем стати- ческом ОЗУ ПЛИС. При включении питания конфигурационная информа- ция загружается в ОЗУ каждой ПЛИС из микросхемы EEPROM ПЗУ. М ОДУЛИ CPU188-5 И RTU188 Этот подход — использование про- граммируемых пользователем перифе- рийных устройств на базе ПЛИС  по- лучил дальнейшее развитие в одно- платных контроллерах фирмы Fastwel CPU1885 и RTU188. Модули заслуживают внимания по многим причинам (их технические характеристики и описания можно найти по адресу ftp://prosoft.ru ), одна- ко в контексте данной статьи наи- больший интерес представляет реа- лизация периферийных уст- ройств, входящих в их состав: все основ- ные функциональ- ные узлы контрол- леров выполнены на ПЛИС Xilinx XC9572 и XCS20. Одним из таких узлов является блок дис- кретного вводавывода, полностью эмулирующий модуль UNIO485. Так же как «насто- ящий» модуль UNIO485, блок вво- давывода после загрузки конфигура- ционной информации превращается в периферийное устройство, выпол- няющее функции, определенные пользователем. К ОНФИГУРИРОВАНИЕ Обычно для загрузки конфигураци- онной информации в ПЛИС применя- ется один из двух способов: ● с использованием программатора; ● при помощи специального устройст- ва, обеспечивающего обмен инфор- мацией через JTAGинтерфейс. Второй способ, получивший назва- ние ISP (In System Programming), более удобен, так как не требует извлечения микросхемы конфигурационного ПЗУ (или самой ПЛИС) из платы. Однако и этот способ не лишен недостатков: тре- буется приобрести адаптер JTAG и дер- жать его все время «под рукой». Специализированный микроконтроллер RTU188