根据提供的文档内容,可以提取以下知识点:
1. FPGA重配置技术概念:FPGA(Field-Programmable Gate Array,现场可编程门阵列)是一种可以通过软件方式重新配置的集成电路。重配置技术指的是在不更换硬件的情况下,通过加载新的配置文件来改变FPGA内部逻辑功能的能力。这项技术对于需要频繁更新或优化功能的嵌入式系统尤为重要。
2. VXI接口:VXI(VMEbus eXtensions for Instrumentation)是VME总线的扩展,专为测试测量仪器设计。它是一种模块化的仪器总线标准,允许仪器开发者使用标准化的机械封装、电气特性和通信协议,以创建高性能的测试和测量系统。
3. 嵌入式系统与升级弹性:嵌入式系统是一种专用计算机系统,它被集成到大系统的设备中,执行特定的功能。升级弹性指的是系统设计时考虑到未来可能的需求变化,以方便后续升级和维护的特性。利用微机配置FPGA器件,可以实现系统组成简化和升级弹性的双重目标。
4. 微机配置FPGA重配置设计:该设计以微机作为主控单元,通过VXI接口与FPGA器件通信,实现了对Xilinx公司的Spartan系列和Vertex系列FPGA的重配置。设计中涉及的硬件组成包括微机、VXI接口、存储空间和配置逻辑。
5. 配置流程:包括器件上电、器件初始化、配置下载和完成配置四个阶段。上电阶段是将FPGA器件内部状态机复位并激活器件;初始化阶段清空器件内部配置存储器;配置下载阶段读取并接收配置数据;完成配置阶段标记配置过程结束。
6. 配置方式:描述了多种常用的配置模式,如Master Serial、Master SPI、Master BPI-Up、Master BPI-Down、Master SelectMAP、JTAG、Slave SelectMAP和Slave Serial等。特别讲解了Slave SelectMAP配置方式,它要求在每个配置时钟上升沿时将配置数据下载到目标器件,使用片选信号(CS#)和读写选择信号(RDWR_B)来控制。
7. 配置文件与字节变换:配置文件的数据格式决定了配置数据的发送方式。文档中提到了bil、bin和hex三种数据格式。bin配置文件包含了配置数据线宽度自动检测字、同步字和配置数据三部分信息。针对字节变换,Serial配置方式只需从数据的第一个比特开始依次发送到最后一个比特,而SelectMAP配置方式则在配置时钟上升沿时发送数据。
8. PLC在控制电路中的应用:PLC(Programmable Logic Controller,可编程逻辑控制器)广泛应用于工业自动化领域,可以通过编程实现对过程或机械的逻辑控制。文档中还提到了PLC在舞台艺术灯和广告设计灯控制电路中的应用,例如实现多灯循环闪烁控制电路。
9. 程序设计与调试:针对多灯循环闪烁控制电路,提出了采用基本指令编程法或步进指令编程法进行程序设计,并且通过模拟调试实验验证程序的正确性。
通过这些知识点,我们可以了解到,FPGA重配置技术是一个重要的硬件技术领域,它在嵌入式系统设计中扮演着关键角色,允许系统在最小化物理空间和成本的同时,实现更加灵活和强大的功能。VXI接口提供了一种高效的数据通信方式,使得FPGA配置变得更加高效和稳定。同时,程序设计和调试的技术也对整个系统的可靠性起到关键作用。