论文部分内容阅读
随着片上系统(SOC,System On Chip)时代的到来,包括复杂可编程逻辑器件(CPLD,Complex Programmable Logic Device)和现场可编程门阵列(FPGA,Field Programmable Gate Array)的可编程逻辑器件,具有系统内可再编程的独特优点,应用越来越广泛。这也给用于可编程逻辑器件编程的下载电缆提出了更高的要求。本论文研究基于IEEE1149.1标准的USB下载接口电路的设计及实现。接口电路的逻辑设计采用硬件描述语言Verilog HDL,先借助ModelSim软件进行功能仿真验证,在Quartus II4.0的集成开发环境中完成综合、布局布线并提取元器件和网线上的实际延迟信息后,再借助ModelSim软件进行时序仿真验证。接口电路的硬件设计使用protel 99软件,完成硬件的原理图和PCB设计。在接口逻辑设计中,首先分析IEEE1149.1标准和USB协议,理解边界扫描测试和USB数据传输的工作方式,然后针对Altera公司的FPGA器件Cyclone,通过分析它的边界扫描测试结构和各种JTAG指令,研究它的编程过程和编程特点,并提出设计方案。用Verilog HDL实现逻辑设计,进行并行I/O口和JTAG之间数据的转换,并通过了功能仿真和时序仿真。在接口电路硬件设计中,选用FTDI公司的USB控制芯片FT245BM,实现USB物理层和链路层协议的解析,Altera的可编程逻辑器件EPM7064实现接口逻辑。最后把逻辑设计下载到EPM7064中进行接口电路的硬件测试和下载验证。经过测试和验证,设计的USB下载电路可以对Altera的主要可编程逻辑器件进行正确编程,达到了预期的目的。和传统的基于PC并口的下载电缆相比,本设计的USB下载接口电路具有支持热插拔、体积小、便于携带、降低对PC硬件伤害、编程速度快等明显优点。尽管国外已经有同类产品,但是价格昂贵,从成本来看,本设计的USB下载接口电路与之相比有较强的竞争力。