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在系统可编程通用数字开关ispGDS14的原理及应用

发布时间:2020-07-21 17:41:32 阅读: 来源:府绸厂家

摘要:介绍了Lattice公司生产的在系统可编程通用数字开关芯片ispGDS14的内部结构和性能特点,并通过实例说明了在GDS开发环境下对ispGDS14进行编程的方法。 关键词:可编程;通用数字开关;ispGDS14

在系统可编程通用数字开关ispGDS14(in sys-tem programmable Generic Digital Switch)是Lattice公司生产的一种在系统可编程ISP(In System pro-grammability)开关器件。其中ISP技术是Lattice公司率先推出的一种新型在线可编程技术,该技术允许对器件、电路板、甚至整个电子系统的逻辑功能随时进行调整或重新设计,这种调整或重新设计可以在产品设计、制造、以及使用的各个阶段进行。

在系统可编程数字开关ispGDS系列器件的出现标志着ISP技术已经从系统逻辑领域扩展到了系统互连领域。这种ISP技术和开关矩阵相结合的产物可在不拨动机械开关或不改变系统硬件的情况下,快速改变或重构印制电路板的连接关系;此外这种高速低功耗的可编程数字开关器件还具有各种矩阵尺寸和封装形式,从而增加了系统的灵活性。本文重点介绍在系统可编程逻辑开关器件ispGDS14的原理结构及开发应用技术。1ispGDS14器件的结构特点

ispGDS14器件的阵列密度为77;系统速度为50MHz;引脚至引脚的最大延迟为7.5ns;器件采用PDIP或PLCC封装。在系统编程电源为+5V时,无需另接编程高压。每片ispGDS器件可保证一万次在系统编程。

1.1 ispGDS14的引脚功能

ispGDS器件型号尾部的数字即表示该GDS器件的I/O端数。ispGDS14的引脚图如图1所示,各引脚的功能如下:

MODE:编程方式控制引脚;

SDI:串行数据输入引脚;

SDO:串行数据输出引脚;

SCLK:时钟引脚;

A0~A6、B0~B6:输入/输出引脚。

其中MODE、SDI、SDO和SCLK均为编程控制信号。

1.2 ispGDS14器件的结构原理

ispGDS14的基本结构如图2所示。图中的左边及下边外围方框是I/O单元;中间是可编程开关矩阵;右边是编程控制电路,它通过电缆与计算机连接可完成对开关矩阵的编程操作。可编程开关矩阵的每一个交叉点都是可编程点,通过编程控制可以将不同的I/O单元相互连接起来。

ispGDS14器件的I/O单元如图3所示。如果定义该I/O引脚为输入端,则编程开关S闭合,信号从该引脚直接输入到开关矩阵,并经过开关矩阵编程与另一个I/O单元连接并输出;反之,若该I/O引脚定义为输出端,则编程开关S打开,此时来自另一个I/O单元的信号经开关矩阵送入该单元,然后经过驱动器将信号送入可编程四选一数据选择器。可编程数据选择器由编程信号C2、C1控制,可分别选择该信号的原变量、反变量、电源或地输出?最后再将四选一输出的信号经可编程三态控制门送I/O引脚输出。可编程控制端C0、C1、C2的控制方式如图4所示。2 ispGDS14器件的编程方法

通过对ispGDS14的编程,不但可以任意改变外部信号与ispLSI引脚之间的相互连接关系,还可以随时进行重新组合以真正实现在系统编程功能。下面通过实例介绍ispGDS14的编程方法。

图5是由ispGDS14可编程开关阵列为系统提供丰富的时钟输入和键控功能的电路连接图。

2.1 建立GDS源文件

当使用ispGDS14器件进行设计时,首先应在文本编辑器中建立ispGDS设计源文件,该文件名的后缀为“.gds”。ispGDS的设计源文件语法非常简单,主要格式如下:

标题行:TITLE=′字符串′;

说明行:以双引号开始,双引号或换行符结束;

定义器件:DEVICE=器件名;

定义管脚:PIN输出管脚标识符=PIN输入管脚标识符;

对应于图5电路的ispGDS设计源文件如下:

TITLE=′experiment board′

DEVICE=ispGDS14

"B0CLK=64Hz

PIN 19=PIN 20

"CLOCK SELECT CODE=5H=101B

PIN 1=H

PIN 2=L

PIN 3=H

" KEY1 KEY2 KEY3 KEY4

PIN 12=PIN 6

PIN 13=PIN 8

PIN 16=PIN 9

PIN 18=PIN 10

以上文件中,第一行为标题行;第二行为器件名称;双引号开始是说明语句,并以换行符结束;其它行是管脚定义。例如:PIN 18 = PIN 10 的含义是将10管脚与18管脚相连,其中18管脚是输出端,10管脚是输入端。而PIN 1=H的含义则是将20管脚固定为高电平。

2.2 GDS文件编译

用GDS开发软件对GDS设计的源文件进行编译,编译通过后将生成后缀为“.JED”的熔丝图文件。当GDS开发软件在DOS环境下运行时,其操作方法如下:

(1)进入GDS开发软件所在目录;

(2)执行GDS的可执行文件GDSM,命令格式为:

C:\GDS>GDSM #文件名 <回车>

注意,此时文件名不带后缀。生成的“.JED”文件与GDS源文件同名,但后缀不同。

2.3 GDS下载编程

当“.gds”源文件和“.JED”熔丝图文件建立或生成之后,便可以用Lattice Semiconductor IDCD下载软件将已产生的JEDEC文件下载到ispGDS芯片中。3结束语

采用ispGDS系列器件进行系统设计时?用户在不实际移动电路板插件或拨动DIP开关的情况下,用软件控制方式改变硬件配置,从而可有效地利用电路板空间降低费用,同时也提高了系统的可靠性,缩短了设计周期。

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