AVR单片机Atmega128在FPGA配置的应用和对EPF10K10软硬件设计原理

　　在嵌入式系统设计中，掌握MCU对FPGA的配置，对系统的设计是十分必要的。根据EPF10K10的配置时序和AVR单片机Atmega128的接口特点，详细介绍了Atmega128对EPF10K10配置的软硬件设计原理。

　　目前，在嵌入式系统设计中，微控制器MCU +可编程逻辑器件PLD的设计方式已经成为系统设计的一般方法。在系统设计中将MCU数据处理的优势与PLD超强的逻辑处理功能相结合，能够设计出大型的多层次的嵌入式系统。在系统设计中MCU主要采用8位和32位两类，其中，在8位MCU中，AVR单片机是运算速度最快，功能最强，使用最为方便的MCU，已经得到了广泛的推广使用。在PLD中，又分为CPLD和FPGA，其中， FPGA是基于SRAM LUT结构的可编程逻辑器件，由于其内部采用SRAM工艺，它的配置数据存储在SRAM中。由于SRAM的易失性，每次系统上电时，必须重新配置数据，即ICR （ In - Circuit Reconfigurability） ，只有在数据配置正确的情况下系统才能正常工作。在线配置方式一般有两类：一是通过下载电缆由计算机直接对其进行配置，二是通过配置芯片对其进行配置。通过PC机对FPGA进行在系统重配置，虽然在调试时非常方便，但在应用现场是很不现实的。象Altera公司提供的配置芯片有一次可编程型和可擦除编程型两种：一次可编程型芯片只能写入一次，不适合开发阶段反复调试、修改及产品的升级;可擦除编程型价格昂贵，且容量有限，对容量较大的可编程逻辑器件，需要多片配置芯片组成菊花链形进行配置，增加系统设计的难度。为此，利用MCU 对FPGA进行配置具有非常实用的价值，特别是AVR单片机ATmega128，由于它具有128K的Flash存储器，在无须外部存储器扩展的情况下，也能实现对FPGA的配置。下面将以ATmega128对EPF10K10的被动串行配置为例，介绍其配置的软硬件设计原理。