«Московский университет имени (МГТУ

Государственное образовательное учреждение высшего
профессионального образования
«Московский государственный технический
университет
имени Н.Э. Баумана»
(МГТУ им. Н.Э. Баумана)
ФАКУЛЬТЕТ «ИНФОРМАТИКИ И СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ»
КАФЕДРА ИУ4 «ПРОЕКТИРОВАНИЕ И ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА ЭА»
РЕФЕРАТ
на тему:
Конфигурационные ПЗУ, ППЗУ. Типы микросхем. Производители.
Технические параметры.
по курсу:
Схемотехника ЭВС. Комплексы и сети.
Студент
Нестеров В.А.
(Подпись, дата)
(И.О.Фамилия)
Рейтинговая оценка:
Руководитель:
Шпиев В.А.
(Подпись, дата)
Консультант:
(Подпись, дата)
(И.О.Фамилия)
Москва 2011
(И.О.Фамилия)
Содержание
Содержание ......................................................................................................................................... 1
Введение.............................................................................................................................................. 3
Микросхемы энергонезависимой памяти Atmel с последовательным интерфейсом .................. 5
Микросхемы последовательной памяти .......................................................................................... 5
PROM Atmel...................................................................................................................................... 11
Конфигурационные ПЗУ Atmel ...................................................................................................... 13
Конфигурационные пзу компании xilinx ....................................................................................... 18
Сравнительный анализ конфигурационных ПЗУ ......................................................................... 22
Заключение ....................................................................................................................................... 22
Список литературы .......................................................................................................................... 24
Введение
В работе рассматриваются типы ПЗУ – конфигурационные ПЗУ и ППЗУ.
Постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) — энергонезависимая память, используется
для хранения массива неизменяемых данных.
Разновидности микросхем ПЗУ.
По технологии изготовления кристалла:
ROM — (англ. read-only memory, постоянное запоминающее устройство), масочное ПЗУ,
изготавливается фабричным методом. В дальнейшем нет возможности изменить записанные
данные.
PROM — (англ. programmable read-only memory, программируемое ПЗУ (ППЗУ)) — ПЗУ,
однократно «прошиваемое» пользователем.
EPROM — (англ. erasable programmable read-only memory, перепрограммируемое ПЗУ
(ПППЗУ)).
EEPROM — (англ. electrically erasable programmable read-only memory, электрически
стираемое перепрограммируемое ПЗУ). Память такого типа может стираться и заполняться
данными несколько десятков тысяч раз. Используется в твердотельных накопителях. Одной из
разновидностей EEPROM является флеш-память (англ. flash memory).
ПЗУ на магнитных доменах, например К1602РЦ5, имело сложное устройство выборки и
хранило довольно большой объём данных в виде намагниченных областей кристалла, при этом не
имея движущихся частей (см. Компьютерная память). Обеспечивалось неограниченное количество
циклов перезаписи.
NVRAM, non-volatile memory — «неразрушающаяся» память, строго говоря, не является
ПЗУ. Это ОЗУ небольшого объёма, совмещённое с первичным источником электропитания. В
СССР такие устройства часто назывались «Dallas» по имени фирмы, выпустившей их на рынок. В
NVRAM современных ЭВМ батарейка уже конструктивно не связана с ОЗУ и может быть
заменена.
По виду доступа:
С параллельным доступом (parallel mode или random access): такое ПЗУ может быть
доступно в системе в адресном пространстве ОЗУ. Например, К573РФ5;
С последовательным доступом: такие ПЗУ часто используются для однократной загрузки
констант или прошивки в процессор или ПЛИС, используются для хранения настроек каналов
телевизора, и др. Например, 93С46, AT17LV512A.
По способу программирования микросхем (записи в них прошивки):
Непрограммируемые ПЗУ;
ПЗУ, программируемые только с помощью специального устройства — программатора
ПЗУ (как однократно, так и многократно прошиваемые). Использование программатора
необходимо, в частности, для подачи нестандартных и относительно высоких напряжений (до +/27 В) на специальные выводы.
Внутрисхемно (пере)программируемые ПЗУ (ISP, in-system programming) — такие
микросхемы имеют внутри генератор всех необходимых высоких напряжений, и могут быть
перепрошиты без программатора и даже без выпайки из печатной платы, программным способом.
Применение.
В постоянную память часто записывают микропрограмму управления техническим
устройством: телевизором, сотовым телефоном, различными контроллерами, или компьютером
(BIOS или OpenBoot на машинах SPARC).
BootROM — прошивка, такая, что если её записать в подходящую микросхему ПЗУ,
установленную в сетевой карте, то становится возможна загрузка операционной системы на
компьютер с удалённого узла локальной сети. Для встроенных в ЭВМ сетевых плат BootROM
можно активировать через BIOS.
ПЗУ в IBM PC-совместимых ЭВМ располагается в адресном пространстве с F600:0000 по
FD00:0FFF
Конфигурацию ПЛИС FPGA при отключении питания необходимо хранить во внешних
ПЗУ. При этом часто требуются два различных типа конфигурационных ППЗУ. На этапах
собственно проектирования и испытаний максимальную эффективность обеспечивают
программируемые в системе ПЗУ, тогда как при производстве, когда конструкция прибора уже
отработана, достаточны более дешевые однократно программируемые ППЗУ большей емкости.
Рассмотрим микросхемы конфигурационных ПЗУ и ППЗУ на основе продукции компаний
Atmel и Xilinx.
4
Микросхемы энергонезависимой памяти Atmel с
последовательным интерфейсом
Корпорация Atmel выпускает широкий спектр устройств энергонезависимой памяти,
отличающихся назначением, интерфейсом, организацией и архитектурой. В ее ассортименте
имеется несколько линеек микросхем как с постраничным доступом к памяти (Flash), так и с
побайтным (EEPROM). В настоящее время развиваются линейки микросхем с последовательным
интерфейсом - как наиболее перспективные по сравнению с микросхемами с параллельным
интерфейсом.
Микросхемы последовательной памяти
Микросхемы последовательной памяти (Serial Flash/EEPROM) корпорации Atmel
применяют во многих приложениях, особенно актуально их использование в проектах, где
требуется
минимизировать
себестоимость
конечной
системы.
Основное
отличие
последовательной памяти заключается в том, что для нее требуется меньше линий передачи
данных (рис. 1), а значит, упрощается проектирование связей на печатной плате, снижается
уровень шумов, улучшаются показатели надежности, экономится место на печатной плате,
упрощается разводка микросхемы на плате, а также уменьшается себестоимость изделия.
Для сохранения скорости обмена данными уменьшенное количество сигнальных линий
компенсируют увеличением частоты сигнала. Приведем пример: современный персональный
компьютер содержит несколько высокоскоростных последовательных интерфейсов, таких как PCI
Express (2,5 Гбит/с), serial ATA (150 Мбит/с), USB 2.0 (480 Мбит/с) и IEEE 1394/FireWire (400/ 800
Мбит/с). Последовательные интерфейсы вытесняют параллельные, например, PCI Express
заменяет PCI и AGP, serial ATA заменяет IDE/ ATA, USB заменяет IEEE1284/параллельный порт.
Серии AT26 и AT45 последовательной Flash-памяти DataFlash корпорации Atmel в
настоящий момент обеспечивают самую высокую скорость для этого типа памяти - они работают
на частоте до 70 МГц. Например, частота 66 МГц позволяет получить скорость передачи данных
до 66 Mбит/с или 8,25 Mбайт/с, что соответствует времени доступа 120 нс для 8-разрядной
параллельной Flash-памяти. С такой высокой скоростью передачи данных микросхема памяти
объемом 64 Мбит может быть прочитана менее чем за 1 с. Микросхемы памяти небольшой
емкости, например, 8 Мбит, могут быть считаны за 127 мс.
Рынок последовательной памяти растет быстрыми темпами: ее используют во многих
приложениях, в которых раньше традиционно применялась память с параллельным интерфейсом.
По данным Web-Feet Research, рынок микросхем Flash-памяти с последовательным интерфейсом в
2007 году превысит 1 млрд долларов. В 2000 году эта цифра составляла всего 1млн долларов, а это
значит, что прогнозируется увеличение объемов продаж в тысячу раз за 7 лет!
Микросхемы последовательной Flash-памяти предназначены, в основном, для
энергонезависимого хранения данных. На мировом рынке эти микросхемы часто используются
как память программ в ПК-ориентированных устройствах, построенных на базе процессоров и
5
ASIC, поддерживающих механизм сохранения данных во внешнюю память. Микросхемы памяти
Atmel применяют вместе с чипсетами таких фирм как Intel, Broadcom, Conexant, MediaTek, Genesis
Microchip, Analog Devices, TI, LSI Logic и др.
Корпорация Atmel первой вышла на рынок последовательной Flash-памяти в 1997 году с
серией AT45 DataFlash, которая производится по технологии элементарной ячейки NOR Flash,
обеспечивающей 100%-ную программируемость каждого бита массива памяти в отличие от
NAND Flash. Другие производители вышли на рынок с аналогичными предложениями только в
2000-2001 годах.
На рынке последовательных EEPROM корпорация Atmel является лидером с 1999 года
(рис. 2). Atmel постоянно совершенствует эту линейку: увеличиваются объем памяти, снижается
энергопотребление микросхем, уменьшаются габариты корпусов, количество выводов, а для
портативных приборов предлагаются безвыводные корпуса (dBGA, MLP).
Рассмотрим подробнее микросхемы памяти Atmel с последовательным интерфейсом:
4 семейства последовательной Flash-памяти:
 AT45 DataFlash с секторами малого размера: большой набор функций,
постраничное стирание;
 AT26/25DF DataFlash с секторами малого размера: большой набор функций,
совместимы повыводно с семейством AT25F, стирание блок/сектор;
 AT25F с секторами большого размера;
 AT25FS с секторами малого размера.
4 семейства последовательных EEPROM:
 AT24 с интерфейсом 2-wire (I2C);
 AT25 с интерфейсом SPI;
 AT93 с интерфейсом 3-wire (MicroWire);
 AT34 с интерфейсом 2-wire (I2C) и функцией нестираемой защиты от перезаписи.
Конфигурационные ПЗУ для FPGA.
Серия DataFlash AT45
AT45 идеально подходят для хранения памяти программ, данных и для замены
последовательных EEPROM (рис. 3). DataFlash AT45 поделена на страницы, блоки и сектора, что
позволяет оптимизировать процесс стирания и защиты данных. Запись и чтение данных
производится через два буфера SRAM, за счет которых ускоряется процесс обмена данными и
обеспечивается возможность выполнения механизма "чтение-модификация-запись". Благодаря
этому механизму данные во Flash, с точки зрения внешнего устройства, можно изменять побайтно
(функция эмуляции EEPROM).
С 1997 года было выпущено несколько ревизий микросхем с измененными
характеристиками, буквенное обозначение ревизии (А, В, С, D) указывается в конце наименования
микросхемы. В последней ревизии "D" предусмотрен 128-байтный регистр для хранения
служебной информации. Этот регистр включает уникальное 64-байтное число для каждой
микросхемы (Device ID) и 64 байта однократно программируемой памяти (ОТР) для записи
6
информации пользователя. Улучшенная защита секторов памяти микросхемы позволяет защищать
каждый сектор отдельно.
Благодаря функции lockdown, запрещающей модификацию любого набора секторов
(ячейки памяти становятся в дальнейшем доступны только для чтения), разработчик может
заблокировать изменение определенной области памяти, например, кода загрузчика, и больше не
беспокоиться о случайных нарушениях кода.
К концу 2007 года планируется все микросхемы серии АТ45 выпускать серийно в ревизии
"D", а предыдущие версии будут постепенно сниматься с производства. Микросхемы серии АТ45
обеспечивают не менее 100 000 циклов перезаписи на страницу (начиная с ревизии "С").
Микросхемы DataFlash выпускаются с диапазоном питающих напряжений 2,7-3,6 В (5вольтовые микросхемы сняты с производства в 2000 году). На данный момент микросхемы
выпускаются в различных корпусных исполнениях (рис. 4). При разработке новых проектов
следует учитывать, что производитель планирует в ближайшем будущем снять с производства
корпуса с большим количеством выводов (SOIC28, TSOP, CBGA) и свести весь ассортимент
корпусов микросхем к двум видам - широкий (209 ml) или узкий (150 ml) 8-выводный SOIC
(выводы наружу), и 8-выводный MLF (6Y8 мм) или CASON (6Y5 мм) (выводы под корпусом). В
"широком" SOIC будут выпускаться микросхемы емкостью от 1 до 128 Мбит, а в "узком" SOIC микросхемы емкостью от 1 до 32 Мбит, что позволит в случае необходимости легко заменить в
текущем проекте имеющуюся микросхему на микросхему с другим объемом памяти, не меняя
разводку на плате. Причем "узкий" SOIC и MLF, а также "широкий" SOIC и CASON совместимы
по геометрическому расположению выводов, то есть одну микросхему можно поменять на другую
без изменения разводки на плате.
Параметры микросхем DataFlash сведены в таблице 1. Сегодня серийно выпускаются
микросхемы емкостью от 1 до 64 Мбит. Микросхема емкостью 128 Мбит была в планах Atmel, но
сроки ее выпуска отодвинуты на неопределенный срок.
Микросхемы DataFlash также выпускаются в виде карточек формата MultiMediaCards
(MMC) емкостью 2-8 Мбит, что позволяет использовать combo-SD/MMC разъемы (рис. 5).
Карточки в таком формате удобно использовать для переноса информации.
В помощь разработчикам для программирования микросхем DataFlash поставляется
программный комплект DataFlash Software Suite (DFSS, разработка компании HCC Embedded).
Комплект распространяется свободно для покупателей микросхем памяти Atmel. Для получения
DFSS необходимо подписать лицензионное соглашение, бланк которого можно получить у
дистрибьюторов Atmel. После одобрения соглашения Atmel высылает по электронной почте DFSS
конечному клиенту.
В комплект DFSS входят:
 базовые драйверы для всех функций DataFlash;
 функции организации файловой системы FAT12/FAT16;
 функции детектирования и коррекции ошибок;
 функции обеспечения равномерного "износа" ячеек памяти и автоматической
перезаписи страниц;
 сжатие и распаковка данных.
7
Помимо этого бесплатного ПО также предлагаются программные продукты фирмы HCCEmbedded, информацию о которых можно посмотреть на web-сайте www.hcc-embedded.com.
Серия DataFlash AT26
Микросхемы серии AT26/AT25DF DataFlash аналогичны микросхемам серии АТ45.
Основное отличие заключается в том, что AT26/25DF имеют сокращенный набор возможностей.
Например, AT26/25DF не содержат отдельного регистра для служебной информации и функции
lockdown. Микросхемы этой серии повыводно совместимы с микросхемами последовательной
Flash-памяти серии AT25F Atmel и микросхемами 25-й серии других производителей (рис. 6).
Если сравнить AT26/AT25DF и AT25F, то серия AT26/AT25DF имеет меньшие по объему
сектора (4, 32, 64 кбайт), поддерживает индивидуальную защиту секторов от записи, содержит
Device ID и обеспечивает большее количество циклов перезаписи. Помимо этого, AT26/AT25DF
работает на большей тактовой частоте (до 70 МГц) и выпускается по меньшим проектным нормам
(0,13 мкм). Микросхемы серии AT26/AT25DF могут служить заменой микросхемам памяти 25-й
серии различных производителей (STM, SST, Spansion, MX и др.) и сопоставимы с ними по ценам.
Микросхемы AT26/25DF (табл. 2) поддерживают поблочное (секторное) стирание.
Гарантированное количество циклов перезаписи - 100 000. В будущем планируется выпуск
изделия с емкостью 64 Мбит - AT25DF641. Новым микросхемам планируется давать
наименования, начинающиеся с AT25DF.
Микросхемы AT26DF отличаются от AT26F наличием SRAM-буфера (рис. 7), который
позволяет осуществлять программирование от одного байта до 256 байт за один раз (в
предварительно стертые сектора).
Микросхемы серий AT25Fxxx, AT25FSxxx и AT26F/DFxxx повыводно совместимы со
всеми семействами последовательных EEPROM (с интерфейсом SPI) корпорации Atmel. Это
позволяет без затруднений заменять "стандартные" последовательные EEPROM на
последовательную Flash-память без внесения изменений в разводку печатной платы.
Серия последовательной Flash-памяти AT25F
Микросхемы серии AT25F Serial Flash имеют емкость от 512 кбит до 4 Мбит, рабочие
частоты до 33 МГц, секторную организацию с одинаковыми секторами размером 64 кбайт. Размер
страницы составляет 256 байт, программирование осуществляется постранично. Механизм
"чтение-модификация-запись" позволяет изменять данные побайтно. Защита от записи упрощена
по сравнению с сериями АТ45 и АТ26: возможна защита только верхней части массива (1/8, 1/4,
1/2 - зависит от емкости микросхемы) или всего массива данных. Помимо этого поддерживается
аппаратная защита с помощью вывода WP (Write Protection). AT25F обеспечивают 10 000 циклов
перезаписи.
Новое семейство AT25FS, выпущенное недавно, имеет меньший размер сектора (4 кбайт),
позволяет осуществлять защиту секторов и страниц, а также имеет большую рабочую частоту и,
соответственно, меньшее время записи (табл. 3).
8
Последовательные EEPROM Atmel
Основное отличие последовательных EEPROM от последовательной Flash-памяти побайтный доступ к массиву памяти и большая стоимость в пересчете на ячейку памяти. Кроме
того, EEPROM обеспечивает не менее 1 млн. циклов перезаписи.
Микросхемы последовательной EEPROM Atmel серий АТ24, АТ25, АТ93 имеют емкость
от 1 кбит до 1 Mбит и поддерживают каскадирование в единый блок памяти до 8 микросхем.
Новое семейство АТ34 содержит интерфейс 2-wire (I2C) и поддерживает функцию нестираемой
защиты от перезаписи (без возможности дальнейшей записи или стирания ячеек памяти).
Микросхемы серии АТ24 с интерфейсом 2-wire (I2C) выпускаются в автомобильном (не
приведены в таблице), индустриальном и коммерческом температурных диапазонах (табл. 4).
Микросхемы серии AT25 соответствуют промышленному стандарту памяти 25-й серии по
расположению выводов. Они имеют механизмы аппаратной и программной защиты данных от
модификации. Кроме режима записи байта микросхемы семейства АТ25 поддерживают режим
страничной записи. Размер страницы зависит от объема массива EEPROM.
В рамках новой стратегии унификации и упрощения наименований микросхем
последовательных EEPROM корпорация Atmel меняет их маркировку и правила формирования
обозначения:
 удаляется суффикс "10", обозначающий максимальное время записи байта- 10 мс;
 для диапазона напряжений питания 1,8-3,6 В/5 В удаляется указатель напряжения
"1.8", для диапазона 2,5-3,6 В/5 В будет использоваться указатель "25";
 добавляется суффикс "-B" для микросхем, поставляемых в тубах (линейках);
 добавляется суффикс "-T" для микросхем, поставляемых на ленте.
Например, микросхема, ранее имевшая наименование AT24C256BN-10SU-1.8 (в линейке)
в новом варианте будет выглядеть следующим образом - AT24C256BN-SH-B. Суффикс
индустриального температурного диапазона "H" вместо "U" обозначает финишное покрытие
выводов NiPdAu, соответствующее стандартам RoHS.
Конфигурационные ПЗУ
Еще один класс устройств для хранения данных - последовательные ПЗУ для
конфигурации микросхем FPGA. Конфигурационные ПЗУ серии АТ17 могут использоваться для
FPGA различных фирм - как Atmel, так и Xilinx, Altera, Lattice и др.
Для конфигурации FPGA фирмы Altera используются микросхемы с суффиксом "А" в
наименовании, все остальные используются с FPGA других производителей. Семейства AT17LV,
AT17N, AT17F отличаются технологией изготовления памяти - EEPROM, NTP и Flash
соответственно. AT17N выпускаются по специальной технологии NTP, они поддерживают
сокращенное количество циклов перезаписи (10 циклов) и, соответственно, имеют низкую
стоимость. Например, микросхемы семейства AT17N в 2-3 раза дешевле AT17LV той же емкости.
Серия АТ17 включает конфигураторы с логической емкостью от б4 кбит до 32 Мбит,
максимальная рабочая частота составляет 33 МГц, диапазон питающих напряжений 3,3-5 В. Все
микросхемы АТ17 могут каскадироваться для получения большего объема.
Корпорация Atmel унифицирует линейку конфигурационных EEPROM Atmel серии
AT17LV для FPGA производства Altera. Микросхемы AT17LV65A/128A/256A были сняты с
9
производства в конце 2006 года, в качестве замены предлагается использовать версию с большим
объемом памяти AT17LV512A, которая будет выпускаться в бессвинцовом исполнении.
Для конфигураторов Atmel выпускаются программатор ATDH2200E или кабель для
внутрисхемного программирования ATDH2225. Утилита Atmel CPS (Configurator Programming
System, последняя версия 8.07) для внутрисхемного программирования поддерживает все
существующие конфигураторы семейства АТ17.
10
PROM Atmel
Корпорация Atmel производит широкий спектр однократно программируемых (OTP)
микросхем PROM, что позволяет ей занимать одно из лидирующих мест на этом сегменте рынка
энергонезависимой памяти. Микросхемы OTP PROM семейства AT27 имеют логическую емкость
от 256 килобит до 8 мегабит, разрядность 8 и 16 бит и время выборки от 45 до 150 нс.
Для программирования ПЗУ семейства AT27 реализован быстрый алгоритм
программирования (Rapid Programming Algoritm). Время записи данных по одному адресу
составляет 100 мкс (для некоторых версий кристаллов 50 мкс). Особенностью алгоритма Rapid
Programming является разделение цикла программирования на три этапа : запись всего массива
ПЗУ (при включенном напряжении программирования Vpp) без верификации, верификация
записанных данных последовательно по всем адресам с попыткой восстановления данных в случае
несовпадения (при включенном Vpp) и верификация всего массива ПЗУ при выключенном Vpp.
ПЗУ считается запрограммированным корректно только в том случае, если успешными
оказываются оба этапа верификации.
Микросхемы семейства AT27 имеют внутренний идентификационный код, который
используется промышленными программаторами для определения типа кристалла, алгоритма
программирования и значения программирующего напряжения.
AT27C256/512/010/020/040/080
Высокопроизводительные микросхемы с низким энергопотреблением и организацией 32К
х 8/ 64K x 8 /128K x 8 / 256K x 8 / 512K x 8 / 1M x 8 соответственно. Время выборки варьируется от
45 нс до 150 нс. Применение микросхем ПЗУ с малым временем выборки позволяет более полно
использовать скоростные возможности микропроцессоров за счет исключения дополнительных
циклов ожидания. Эти микросхемы выпускаются в корпусах PLCC, PDIP, SOIC, TSOP и VSOP, в
коммерческом, индустриальном и автомобильном температурных диапазонах.
AT27C520
Особенностью этой микросхемы является наличие внутреннего регистра-защелки для
фиксации младшего байта адреса по сигналу ALE (Address Latch Enable). Эта особенность
позволяет, во-первых, сократить количество выводов микросхемы и, во-вторых, делает ее очень
удобной для применений в качестве памяти программ в системах с мультиплексированной шиной
адресов/данных, например в устройствах на основе микроконтроллеров семейства MCS-51.
Применение AT27C520 позволяет сократить размеры печатной платы, упростить и удешевить
выпускаемые устройства.
AT27C520 организована как 64К х 8. Выпускается в корпусах типа SOIC и TSSOP в
коммерческом и индустриальном температурных диапазонах с временем выборки 70 нс и 90 нс.
AT27C516/1024/2048/4096
Эти микросхемы ориентированы на применение в 16- или 32-разрядных
микропроцессорных системах, что определяется их организацией : 32К х 16 / 64K x 16 / 128K x 16
11
/ 256K x 16 соответственно. Время выборки варьируется от 45 нс до 150 нс. Выпускаются в
корпусах PLCC, PDIP и VSOP, в коммерческом и индустриальном температурных диапазонах.
AT27LV1026
Архитектура
этой
микросхемы
оптимизирована
для
применения
в
высокопроизводительных
16и
32-разрядных
микропроцессорных
системах
с
конвейеризированной шиной данных. Организация AT27LV1026 в виде двух банков ПЗУ по 32К х
16 позволяет реализовать принцип расслоения памяти. Принцип расслоения заключается в том,
что данные поочередно выбираются из двух различных банков, причем одновременно с выборкой
данных из одного банка памяти производится предвыборка данных по следующему адресу из
другого банка. Такая организация памяти позволяет существенно сократить общее время выборки
и тем самым исключить дополнительные циклы ожидания микропроцессора.
AT27LV1026 может работать как в асинхронном режиме (подобно обычному ПЗУ), так и в
синхронном пакетном режиме (Burst mode). В пакетном режиме адрес защелкивается во
внутренних счетчиках банков памяти, и по каждому стробу чтения вместе с выдачей данных по
текущему адресу происходит инкремент внутренних счетчиков адреса. Пакетный режим не имеет
ограничений в адресном пространстве ПЗУ, при достижении последнего адреса счетчики
обнуляются и выборка продолжается с нулевого адреса.
AT27C1026 выпускаются в корпусах PLCC и VSOP, в коммерческом и индустриальном
температурных диапазонах, с временем выборки 35, 45 и 55 нс.
AT27C400/800
Особенностью этих микросхем является возможность изменения организации. . Если на
вход BYTE подано напряжение низкого логического уровня, ПЗУ АТ27С400/800 организовано как
512К х 8 / 1M х 8 . Высокий уровень на входе BYTE изменяет организацию на 256К х 16 для
АТ27С400 и 512К х 16 для АТ27С800. Если микросхема сконфигурирована как 16-разрядная,
разработчику предоставляется возможность осуществлять раздельный доступ как к младшему, так
и к старшему байту 16-разрядного слова. При программировании эти микросхемы
рассматриваются как 16-разрядные устройства.
АТ27С400/800 выпускаются в корпусах PDIP, SOIC, PLCC и TSOP, в коммерческом и
индустриальном температурных диапазонах, с временем выборки от 90, 100, 120 и 150 нс.
В семействе AT27 корпорация Atmel анонсировала новое устройство - АТ27RW1024
логической емкостью 1 мегабит с организацией 64 килослова по 16 бит и с возможностью
многократной перезаписи.
OTP PROM семейства AT27 широко используются в качестве памяти программ во многих
встраиваемых приложениях, таких как системы сотовой и беспроводной связи, игровые
приставки, принтеры, модемы, графические видеокарты и системы промышленной автоматики.
12
Конфигурационные ПЗУ Atmel
Обзор устройств энергонезависимой памяти Atmel был бы не полным, если бы мы не
рассмотрели еще один класс устройств хранения данных - ПЗУ для конфигурации кристаллов
FPGA.
Конфигурационные ПЗУ семейства AT17 могут использоваться совместно с кристаллами
FPGA, основанными на технологии статического ОЗУ, производства различных фирм - как с
FPGA Atmel семейств АТ6К и АТ40К, так и с FPGA производства Xilinx, Altera, Vantis, Lucent и
других.
Семейство АТ17 включает конфигураторы логической емкостью от 65 килобит до 2
мегабит. Все микросхемы семейства АТ17 (за исключением АТ17С65) могут каскадироваться для
достижения большего объема конфигурационного ПЗУ.
Необходимо отметить две важных особенности семейства АТ17. Первой особенностью
является то, что пользователь может запрограммировать активный уровень сигнала
сброса/разрешения выхода RESET/ОЕ (высокий/низкий или низкий/высокий), что позволяет
использовать АТ17 с различными семействами FPGA без применения дополнительных внешних
элементов (например FPGA Atmel семейства AT6K имеют высокий активный уровень RESET, а
АТ40К - низкий, но конфигураторы семейства AT17 можно использовать и в том и в другом
случае без дополнительного инвертора). Второй важной особенностью является возможность
репрограммирования конфигураторов AT17 в системе с использованием последовательного
двухпроводного интерфейса I2C. Причем по одной шине I2C можно программировать два
конфигуратора. Для этого необходимо соединить выход CEO/A2 одного из конфигураторов через
резистор 4,7 кОм с общим проводом, а одноименный выход другого конфигуратора (через такой
же резистор) с проводом питания. При программировании режим записи будет активизироваться
только для того из конфигураторов, состояние выхода CEO/A2 которого будет совпадать со
значением бита A2 в байте адреса устройства на шине.
В нынешнем году Корпорация Atmel анонсировала новое семейство конфигурационных
ПЗУ AT18, отличительной особенностью которого является неличие JTAG - интерфейса для
внутрисхемного программирования.
AT17C65/128/256
Конфигурационные ПЗУ с организацией 65536 х 1/131072 х 1/262144 х 1 соответственно.
Эти конфигураторы поддерживают режим Slave CLK (FPGA Master CLK), при котором тактовый
сигнал конфигурации СLK генерируется кристаллом FPGA.
Гибкость интерфейса позволяет реализовать различные варианты соединений
конфигуратора и кристалла FPGA. В простейшем варианте сигнал FPGA D/P управляет
одновременно двумя входами конфигуратора : CE и RESET/OE. Платой за простоту является
возможность сбоя, если в процессе конфигурирования на FPGA будет подан сигнал системного
сброса. Поскольку системный сброс не заведен на конфигурационное ПЗУ, программный автомат
последнего не сбросит внутренний адресный счетчик, и при возобновлении процесса
конфигурирования данные начнут выдаваться не с нулевого, а с текущего адреса. Более
13
совершенный вариант соединения конфигуратора и FPGA предполагает, что сигнал D/P управляет
только входом СЕ конфигуратора, а на вход RESET/OE подается сигнал системного сброса. В
этом случае при подаче системного сброса сигнал D/P (а следовательно и вход СЕ) имеет высокий
уровень, что запрещает работу адресного счетчика конфигуратора, а сигнал на входе RESET/OE
сбрасывает адресный и битовый счетчики. При этом, как уже говорилось, нет необходимости
применять дополнитнльный инвертор, поскольку активный уровень сигнала сброса конфигуратора
может быть запрограммирован пользователем.
Для программирования активного уровня сигнала сброса АТ17С65/128/256 необходимо
произвести следующие действия. На вход конфигуратора CE подается сигнал высокого уровня, на
вход SER_EN - сигнал низкого уровня. Далее, используя стандартный интерфейс I2C надо
записать байт FFh по адресу 3FFh. Если запись производится при наличии на входе RESET/OE
сигнала высокого уровня, то устанавливается активный высокий уровень сигнала ОЕ (активный
низкий уровень сигнала RESET). Если же запись производится при наличии на RESET/OE сигнала
низкого уровня, то устанавливается активный низкий уровень ОЕ (активный высокий уровень
RESET). Подобный алгоритм программирования активного уровня сигнала сброса требует
применения
дополнительного
мультиплексора
для
организации
внутрисхемного
программирования конфигурационного ПЗУ. Однако если в процессе отладки устройства,
содержащего конфигуратор, не требуется изменять активный уровень сигнала сброса, то
необходимости в дополнительном мультиплексоре нет (в этом случай активный уровень сигнала
сброса должен быть запрограммирован предварительно).
Для верификации активного уровня RESET/OE конфигуратор подключаестя следующим
образом : на входы RESET/OE, CE и CLK подается сигнал низкого уровня, на SER_EN - сигнал
высокого уровня. Если в этом случае при чтении конфигуратора выход DATA находится в
высокоимпедансном состоянии, то установлен активный низкий уровень RESET (активный
высокий уровень OE). Если же при чтении выход DATA имеет уровень логического '0' или
логической '1', то установлен активный высокий уровень RESET (активный низкий уровень OE).
При программировании младших представителей семейства АТ17 существует
возможность защиты части массива EEPROM от перезаписи, для чего надо в режиме
программирования (на входе SER_EN низкий логический уровень) подать на вход RESET/OE
сигнал высокого логического уровня. При этом от перезаписи будет защищена половина массива
EEPROM для АТ17С65 (адреса 0000h - 0FFFh), одна четвертая массива EEPROM для АТ17С128
(адреса 0000h - 0FFFh) и АТ17С256 (адреса 0000h - 1FFFh).
При каскадном включении входом CE каждого последующего конфигуратора управляет
выход CEO/A2 предыдущего. Цепочка конфигураторов работает следующим образом. После того,
как из первого конфигуратора считывается последний бит, следующим тактовым сигналом на
входе CLK изменяются состояния выходов CEO/A2 и DATA этого конфигуратора. CEO/A2
переключается в состояние низкого уровня, а выход DATA переводится в высокоимпедансное
состояние. Следующий конфигуратор в цепочке распознает низкий уровень на своем входе CE и
разрешает свой выход DATA, и так далее для всей цепочки. После завершения конфигурации
адресные счетчики всех кристаллов в цепочке содержат адрес последнего бита. Поэтому для
возобновления процесса конфигурации необходимо на все кристаллы цепочки подать сигнал
14
сброса (в соответствии с запрограммированными активными уровнями), который сбрасывает
адресные счетчики в ноль.
Конфигурационные ПЗУ АТ17С65/128/256 традиционно выпускаются в корпусах типа
DIP8, PLCC20, SOIC20. В нынешнем году Atmel начал выпуск этих конфигураторов в корпусе
SOIC8. АТ17С65/128/256 выпускаются в коммерческом и индустриальном температурных
диапазонах.
AT17C512/010/020
Конфигурационные ПЗУ с организацией 524288 х 1/1048576 х 1/2097152 х 1
соответственно. Как и младшие представители семейства АТ17, эти конфигураторы
поддерживают режим Slave CLK (FPGA Master CLK).
АТ17С512/010/020
Обладают рядом отличительных особенностей.
Первой особенностью является наличие сигнала READY, который является индикатором
активного состояния конфигуратора при подаче напряжения питания. Низкий уровень на выходе
READY удерживает FPGA в состоянии сброса до тех пор, пока напряжение питания не достигнет
уровня, необходимого для нормальной работы конфигуратора. Выходной каскад READY
выполнен по схеме открытого коллектора.
Второй особенностью является иной по сравнению с младшими представителями
семейства механизм защиты от перезаписи для АТ17С512/010. Комбинация сигналов на входах
WP2 и WP1 определяет, какая часть массива EEPROM будет защищена. Возможны следующие
варианты:
 WP2=0, WP1=0 - защита от модификации отключена;
 WP2=0, WP1=1 - от перезаписи защищена одна четвертая массива EEPROM для
АТ17С010 или половина массива для АТ17С512 (адреса 0000h - 07FFFh);
 WP2=1, WP1=0 - от перезаписи защищена половина массива EEPROM для
АТ17С010 или весь массив для АТ17С512 (адреса 0000h - 0FFFFh);
 WP2=1, WP1=1 - от перезаписи защищены три четверти массива EEPROM для
АТ17С010 или весь массив для АТ17С512 (адреса 0000h - 17FFFh);
Иным по сравнению с младшими представителями семейства АТ17 является и способ
программирования активного уровня сигнала сброса (третья особенность, присущая
АТ17С512/010/020). Для установки активного низкого уровня сигнала ОЕ (активного высокого
уровня RESET) надо по шине I2C записать четыре байта : FFh FFh FFh FFh по адресам 20000h 20003h. Для установки активного высокого уровня ОЕ (активного низкого уровня RESET) надо по
тем же адресам записать значения 00h 00h 00h 00h. Для верификации установленного активного
уровня сброса надо считать четыре байта, расположенных по адресам 20000h - 20003h. Если
считаны значения FFh FFh FFh FFh, то установлен активный низкий уровень ОЕ (активный
высокий уровень RESET). Соответственно, если считаны значения 00h 00h 00h 00h, то установлен
активный высокий уровень ОЕ (активный низкий уровень RESET). Подобный механизм позволяет
15
осуществлять внутрисхемное программирование активного уровня сигнала сброса конфигуратора
без применения дополнительного мультиплексора.
Особо хотелось бы поговорить о конфигурационном ПЗУ АТ17С020. Этот конфигуратор
представляет собой два мегабитных кристалла, включенных каскадно и разделяющих одну шину
I2C, в одном корпусе. Эту особенность необходимо учитывать при программировании AT17C020,
поскольку для младшего мегабита режим записи активизироваться нулевым значением бита A2 в
байте адреса устройства, а для старшего мегабита - единичным. Кроме того, эта особенность не
позволяет запрограммировать два отдельных конфигуратора AT17C020 по одной шине I2C. Кроме
того, АТ17С020 не имеет механизма защиты от перезаписи.
Работа конфигураторов АТ17С512/010/020 при каскадном включении а также способы их
сопряжения c FPGA аналогичны рассмотренным выше для АТ17С65/128/256.
Конфигурационные ПЗУ АТ17С512/010/020 выпускаются в корпусах типа PLCC20
(причем обеспечивается повыводная совместимость конфигураторов разного объема), в
коммерческом и индустриальном температурных диапазонах.
AT17C512A/010A/020A
Микросхемы семейства АТ17А разработаны специально для конфигурирования FPGA
семейства FLEX фирмы ALTERA. АТ17С512А/010А/020А выпускаются в корпусах типа PLCC20.
Повыводная совместимость всех конфигураторов семейства AT17A друг с другом позволяет
заменять используемый в устройстве конфигуратор на конфигуратор другого объема без внесения
изменений в разводку платы устройства. Кроме того, АТ17С512А/010А повыводно совместимы с
выпускаемыми в корпусах PLCC20 однократно программируемыми конфигурационными ПЗУ
производства фирмы ALTERA EPC1441/EPC1 соответственно. Конфигуратор АТ17С020А
повыводно совместим с репрограммируемым конфигуратором ALTERA EPC2. Однако семейство
AT17A обладает рядом преимуществ, например наличием сигнала READY, программированием
активного уровня сигнала сброса, возможностью внутрисхемного программирования и
механизмом защиты части массива EEPROM от модификации.
По организация и алгоритму программирования (в том числе и по способу утсановки
активного уровня сигнала сброса) конфигурационных ПЗУ AT17С512A/010А/020А полностью
аналогичны АТ17С512/010/020. Тем не менее имеются два существенных отличия семейства
AT17A.
Первое отличие состоит в том, что конфигураторы семейства АТ17А имеют один вход
защиты от перезаписи WP1. При подаче на этот вход сигнала низкого уровня защита от
модификации отключена. Если же на WP1 подан сигнал высокого уровня, то от перезаписи
защищена половина массива EEPROM для АТ17С512А или одна четвертая массива для
АТ17С010А (адреса 0000h - 7FFFh). АТ17С020A не имеет механизма защиты от перезаписи.
Второе отличие заключается в том, что микросхемы АТ17А могут поддерживать как
режим Master CLK, при котором конфигуратор является источником тактового сигнала DСLK, так
и режтм Slave CLK (FPGA Master CLK), при котором конфигуратоя является приемником
тактового сигнала (тактовый сигнал в этом случае генерируется либо кристаллом FPGA - как для
AT17 - либо другим конфигуратором).
16
Разработчик может программно запретить или разрешить работу внутреннего тактового
генератора AT17A. Для запрещения внутреннего генератора надо записать байта 00h по адресу
0011100х_хххххххх_ххххххххb (х - любое значение, 0 или 1). При этом конфигуратор может
работать только в режиме Slave. Для разрешения внутреннего генератора надо по адресу
0011100х_хххххххх_ххххххххb записать значение FFh. При этом режим работы конфигуратора
(Master или Slave) будет определяться состоянием входа nCS при включении питания или сбросе.
При каскадном включении в режиме FPGA Slave CLK режим работы конфигуратора зависит от
его места в цепочке. При включении питания (или при сбросе) первый конфигуратор в цепочке
переходит в режим Master, поскольку на его входе nCS присутствует сигнал низкого уровня,
выдаваемый кристаллом FPGA. Все остальные конфигураторы находятся в режиме Slave,
поскольку их входы nCS управляются выходами предыдущих конфигураторов в цепочке nCASC,
имеющих при сбросе (или включении питания) высокий уровень. Поскольку первый
конфигуратор в цепочке находится в режиме Master, он являетсяисточником тактового сигнала
DCLK для FPGA и всех остальных конфигураторов. После того, как первый конфигуратор
передаст все данные, он переводит свой выход DATA в высокоимпедансное состояние и выдает
низкий уровень на выход nCASC, управляющий входом nCS следующего конфигуратора.
Следующий конфигуратор (находящийся в режиме Slave), определив на входе nCS низкий
уровень, начинает выдавать данные на свой выход DATA под управлением сигнала DCLK,
источником которого является первый конфигуратор. Этот процесс происходит последовательно
со всеми конфигураторами в цепочке до тех пор, пока конфигурация не будет завершена.
Конфигураторы семейства АТ17А выпускаются в коммерческом и индустриальном
температурных диапазонах.
17
КОНФИГУРАЦИОННЫЕ ПЗУ КОМПАНИИ XILINX
Конфигурацию ПЛИС FPGA при отключении питания необходимо хранить во внешних
ПЗУ. При этом часто требуются два различных типа конфигурационных ППЗУ. На этапах
собственно проектирования и испытаний максимальную эффективность обеспечивают
программируемые в системе ПЗУ, тогда как при производстве, когда конструкция прибора уже
отработана, достаточны более дешевые однократно программируемые ППЗУ большей емкости.
Xilinx выпускает три серии конфигурационных ПЗУ: перепрограммируемые в системе
последовательно/параллельные – серия Platform Flash; однократно программируемые
последовательные – серия XC1700 (5- и 3,3-В версии) и перепрограммируемые в системе
последовательные/параллельные – серия XC18V00 (3,3 В).
Серия Platform Flash
При использовании двух типов ППЗУ во многих случаях приходится изменять схему
печатной платы, с тем чтобы вместить однократно программируемые ППЗУ. А с увеличением
логической емкости FPGA (Virtex-II Pro, Spartan-3) для проектирования и освоения производства
может потребоваться до 10 программируемых в системе ППЗУ и пять однократно
программируемых схем памяти. Для удешевления процессов разработки и освоения производства
компания Xilinx совместно с одним из крупнейших мировых производителей микросхем памяти –
фирмой STMicroelectronics – создала мощные ППЗУ серии Platform Flash. Эти микросхемы
дешевле аналогичных по емкости ранее выпущенных однократно программируемых ПЗУ
семейства XC17V00. Серия Platform Flash может стать новым стандартом у пользователей ПЛИС.
В серию входят три ПЗУ емкостью 1М, 2М и 4 Мбит в корпусе VOIC-20 достаточно малых
габаритов (6,4х6,5х1,2 мм) с необходимым для управления устройством числом выводов и три
ППЗУ емкостью 8М, 16М и 32 Мбит в малогабаритных (8х9 мм) плоских корпусах BGA-типа. Все
микросхемы выполняются только в коммерческом варианте, хотя имеют более широкий, так
называемый расширенный коммерческий рабочий диапазон температур – -40–85°С.
Микросхемы Platform Flash рассчитаны на напряжение питания 3,3 В и обеспечивают 20
тыс. циклов программирования. При напряжении питания ядра выше 1,8 В все выводы могут
оперировать с 5-В сигналами, что позволяет подавать их напрямую без каких-либо согласующих
схем. Кроме того, напряжение питания 3,3 В может быть подано до и после того, как на выводы
поступят 5-В сигналы. По выходу приборы поддерживают сигналы 3,3; 2,5 и 1,8 В. Благодаря
этому достигается достаточная гибкость семейства в отношении требований к значениям
напряжения на контактах микросхемы.
ППЗУ серии можно программировать как в системе, так и автономно. Внутрисистемное
программирование и испытания выполняются через JTAG-порт при поддержке стандарта IEEE
1149.1, автономное программирование – при помощи нового программатора MultiPro Desktop Tool
с соответствующим адаптером. Микросхемы поддерживают два режима загрузки данных – Master
Serial и Slave Serial. Несколько слов о программаторе MultiPRO Desktop Tool. Это
многофункциональный загрузочный кабель, который при помощи съемных адаптеров может
использоваться для автономного (внешнего) программирования микросхем Platform Flash,
XC18V00 и CPLD CoolRunner-II. Кабель служит и для внутрисистемного программирования,
18
поддерживая режимы JTAG, Slave Serial и SelectMap (Slave Parallel). Поддерживается
программатор MultiPRO Desktop Tool ПО iMPACT (версия 5.1i SP3 и выше). Питание подводится
от внешнего адаптера, который подключается к MultiPRO через DIN-коннектор и автоматически
распознает тип микросхемы и ее корпуса, а также следит за значением тока, отключаясь от
питания в критических ситуациях (неправильная установка в слот или внутреннее замыкание). К
компьютеру микросхема подключается через параллельный порт. Кроме того, при
внутрисистемном программировании устройство автоматически подстраивается на напряжение
выводов микросхемы и обеспечивает загрузку данных со скоростью до 2,5 Мбит/с.
Серия XC1700
В серию входят семейства конфигурационных ППЗУ XC1700E/EL емкостью 64К-4 Мбит
на напряжение 3,3 и 5 В, ППЗУ для серий Spartan (конфигурационная емкость 54544-11335872
бит), Virtex (558048-6126528 бит) и Virtex-E (630048-16283712 бит).
Серия XC18V00
Серия перепрограммируемых в системе ПЗУ Xilinx XC1800 емкостью 256К-4 Мбит
предназначена для конфигурации FPGA компании Xilinx через стандартный канал обмена ПЛИС с
ПЗУ. Конфигурационный файл загружается в ПЗУ серии через стандартный JTAG-канал. Сегодня
максимальный объем ПЗУ серии XC18V00 – 4 Мбита, причем при загрузке ПЛИС, требующих
файла большего конфигурационного объема, ПЗУ последовательно каскадируются до
наращивания необходимого объема. Возможен и режим параллельного программирования ПЛИС.
Частота последовательного программирования достигает 33 МГц. Микросхемы серии рассчитаны
на 10 тыс. циклов перепрограммирования. Уровни входного напряжения – 2,5; 3,3 и 5 В,
выходного – 2,5 и 3,3 В. Напряжение питания 3 В. Монтируются ППЗУ в корпуса типа SO20,
PC20, PC44 и VQ44. Программирование ППЗУ серии XC18V00 осуществляется с помощью
программы IMPACT, входящей в состав всех пакетов серии ISE.
ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЕ СРЕДСТВА НА ПЛИС
Зарубежные и отечественные фирмы предлагают широкий спектр аппаратных
инструментальных решений (модулей), позволяющих проводить на ПЛИС компании Xilinx
макетирование проектов для различных приложений. Как правило, подобные инструментальные
средства довольно дороги и не преследуют цели использования в серийном производстве. Однако
существует ряд отечественных инструментальных модулей, которые благодаря универсальности и
оптимизированной структуре цен пригодны и для достаточно эффективного применения для
серийных изделий.
Помимо широкого диапазона ПЛИС, выполняемых на основе передовых технологий,
компания Xilinx предлагает и современное программное обеспечение, необходимое для
разработки проектов и конфигурирования микросхем. В начале 2002 года завершен полный
переход к новому поколению систем автоматизированного проектирования ISE (Integrated
Software Environment), которые использовались в качестве альтернативы предыдущей серии САПР
Foundation Series. Средства ISE позволяют существенно сократить сроки разработки и повысить ее
эффективность. Это – система сквозного проектирования, которая реализует полный цикл
19
разработки цифровых устройств на основе ПЛИС, включающий этапы создания исходных
описаний проекта, синтеза, моделирования, размещения и трассировки, а также
программирования микросхемы.
Системы автоматизированного проектирования серии ISE поддерживают графические
методы описания проектируемых устройств в форме принципиальных схем или диаграмм
состояний, а также текстовые методы с использованием языков описания аппаратуры HDL
(Hardware Description Language). Высокоэффективные встроенные средства синтеза HDL-проектов
поддерживают языки VHDL, Verilog и ABEL HDL. Они могут использовать проекты,
подготовленные другими системами проектирования. Интегрированный интерфейс для средств
синтеза "третьих" фирм позволяет применять, например, пакеты Synplicity Synplify™/Pro и
LeonardoSpectrum™, поддерживающие языки VHDL и Verilog. Схемотехнический редактор
систем укомплектован набором обширных библиотек.
Развитые средства верификации проекта позволяют исключить ошибки на ранних стадиях
проектирования и сократить длительность, число итераций и полное время разработки устройства.
Автоматические средства трассировки ISE-системы обеспечивают конфигурирование
микросхем различных семейств ПЛИС компании Xilinx с учетом оптимизации проекта по
различным параметрам. Для микросхем всех семейств ПЛИС компании Xilinx, выполненных по
различной технологии (CPLD и FPGA), а также конфигурационных ППЗУ, поддерживающих
несколько типов загрузочных кабелей JTAG-интерфейса, средства программирования едины. А
встроенный комплект вспомогательных программных средств, включающий анализатор
статических временных характеристик (Timing Analyzer), интерактивный графический редактор
размещения (Floorplanner), модуль оценки потребляемой мощности (XPower), мастер подготовки
описаний блоков синхронизации, выполняемых на основе DCM (Architecture Wizard) и
интерактивный графический редактор топологических ограничений (Pinout and Area Constraints
Edito – PACE), позволяет повысить эффективность процесса проектирования. Доступный для
разработчика пользовательский интерфейс и справочная система, имеющаяся в каждом модуле
пакета, сокращают время освоения САПР.
Средства проектирования ISE выпускаются в четырех конфигурациях: ISE Foundation, ISE
BaseX, ISE Alliance и ISE WebPACK. Основное различие этих конфигураций – число
поддерживаемых микросхем и наборы дополнительных инструментов проектирования. Наиболее
полная система сквозного проектирования, поддерживающая весь спектр ПЛИС, выпускаемых
фирмой Xilinx, – ISE Foundation. Экономичная конфигурация средств проектирования ISE BaseX
дешевле ISE Foundation, но и поддерживает микросхемы семейств CPLD и серий FPGA
логической емкости не более 600 тыс. системных вентилей. Правда, входящий в пакет модуль
программирования iMPACT может применяться для конфигурирования практически всех
микросхем, выпускаемых компанией Xilinx, но при этом для создания конфигурационной
последовательности используются другие средства проектирования, предоставляемые Xilinx.
Конфигурация ISE Alliance поддерживает все микросхемы компании и предназначена для
сопряжения с САПР других производителей. Она не содержит средств ввода исходных описаний
проектов и синтеза. Бесплатная модификация САПР ISE WebPACK поддерживает все микросхемы
семейств CPLD и серий FPGA с логической емкостью не более 300 тыс. системных вентилей.
Кроме того, одно из главных отличий пакета ISE WebPAC от конфигурации ISE BaseX –
20
отсутствие генератора логических ядер CORE Generator и топологического редактора FPGA
Editor.
Структуры и пользовательские интерфейсы всех конфигураций средств проектирования
ISE (за исключением ISE Alliance™) одинаковы. Поэтому временные затраты при переходе от
одной конфигурации САПР к другой минимальны.
Основной инструмент моделирования в САПР серии ISE – система ModelSim,
представляющая собой самостоятельный программный продукт корпорации Model Technology
(одно из подразделений компании Mentor Graphics). Сегодня ModelSim – самая распространенная
система HDL-моделирования, что обусловлено рядом уникальных характеристик этого пакета.
Пакет программных средств ModelSim предназначен для моделирования цифровых систем,
представленных в виде HDL-описаний, выполненных с использованием языков высокого уровня
VHDL и Verilog.
21
СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ КОНФИГУРАЦИОННЫХ ПЗУ
Основные технические параметры микросхем ППЗУ для конфигурации
производства компаний Xilinx и Atmel приведены в таблице 1.
ПЛИС
Таблица 1 – Основные технические параметры конфигурационных ППЗУ
Параметр
Объём памяти,
Мб
Напряжение
питания, В
Напряжение
ввода/вывода, В
Рабочая
частота, МГц
Отличительные
особенности
XC17V00
XC18V00
XCF00
АТ18
AT17
АТ27
0,064…16
0,064…4
1…32
0,064…2
0,065…2
0,256…8
3,3…5
3,3
3,3
3,3…5
3,3…5
3,3…5
1,8…5
1,8…3,3
1,8…3,3
1,8…5
1,8…5
1,8…5
33
33
33…40
33
33
33
Однократно
программируе
мые
последователь
ные.
Последовательно
каскадируются
до наращивания
необходимого
объема.
Возможность
хранения
нескольких
альтернативных
конфигураций.
Возможность
программировать
активный
уровень
сигнала
сброса/разрешения;
Возможность
репрограммирования
конфигураторов
AT17.
Наличие
JTAG
интерфейса
для
внутрисхемного
программирования.
Rapid
Programming
Algoritm;
Имеют
внутренний
идентификационный
код.
Основными информационными источниками современных ИС для конфигурации ПЛИС
являются сайты производителей данной продукции и являющихся лидерами на этом сегменте
рынка:
 http://www.xilinx.com/product
 http://www.atmel.com
22
Заключение
Использование микросхем памяти с последовательным интерфейсом позволяет снизить
количество сигнальных линий для организации обмена данными с устройством, обращающимся к
памяти, использовать более компактные корпуса, занимающие меньшее место на печатной плате.
Применение микросхем с последовательным интерфейсом позволяет создавать более компактные,
экономичные и дешевые устройства. А широкий выбор устройств энергонезависимой памяти с
последовательным интерфейсом компании Atmel с различным напряжением питания и временем
выборки, а также наличие микросхем в различных типах корпусов позволяет разработчикам
выбрать наиболее удобный вариант для использования в конечном приложении.
На сегодняшний день применение ППЗУ целесообразно лишь в узконаправленых
решениях, не предполагающих последующие изменения программы устройства. Сегодня
доступны и широко распространены перепрограммируемые микросхемы памяти, в этих условиях
в большинстве случаев выгоднее использовать данный тип памяти.
23
Список литературы
1. Елена Ламберт - Микросхемы энергонезависимой памяти Atmel с последовательным
интерфейсом. «Компоненты и технологии» №9`2007
2. Интернет-журнал радио-кот. Первое знакомство с ПЛИС Xilinx. [Электронный ресурс].
(http://www.radiokot.ru/start/mcu_fpga/xilinx/01/). Проверено 27.03.2012.
3. Официальный сайт Xilinx [Электронный ресурс]. (http://www.xilinx.com).
Проверено 27.03.2012.
4. Официальный сайт Atmel [Электронный ресурс]. (http://www.atmel.com).
Проверено 27.03.2012.
24