基于FPGA 的SPI Flash 控制器设计及验证.doc
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1、基于FPGA 的SPI Flash 控制器设计及验证现场可编程门阵列FPGA 常常进行大数据量的处理,数据的存储便成了问题,利用SPI Flash 大容量、读写速度快、成本低廉以及数据在断电后不丢失的特点,可以将配置数据存储于SPI Flash 中1 。它比起传统的并行总线接口Flash 来说节省了很多的I/ O 口资源,从而为系统功能的扩展提供了更多的可能。为此提出了一种基于FPGA 的SPI Flash 控制器的设计方法,并用Verilog HDL 实现,在Isim 中得出仿真和验证结果,最终应用在自行设计的VGA显示控制电路中得到成功应用,而且可以扩展到所有类似系统中2 。1 系统总体方
2、案设计FPGA 芯片采用的Spartan-6 系列的xc6slx9 芯片,封装采用tqg-144,该系列FPGA 能提供高达400MHz 的工作时钟,高达5 720 个高效的双寄存器6 输入查找表(LUT)和一系列丰富的内置系统级模块,采用成熟的45 nm 低功耗铜制程技术制造,实现了性价比与功耗的完美平衡。该芯片有9152 个逻辑单元(Logic Element),32 个18 kbyte 的Block RAM 模块,16 个18伊18 bit 嵌入式乘法器,2 个锁相环(PLL)和4个时钟管理模块(DCM)。在这款144 针tqg 封装的FPGA 中,用户可用I/ O 为102 个3 ,可
3、以满足本系统的需求。Flash 芯片采用的配置芯片是Winbond 公司的W25Q80BV 系列8 M bit 容量的SPI Flash,该芯片共由16 部分组成,每一部分有256 页,每页有256 个字节。该系列芯片具有先进的写保护机制,读取数据的最大时钟速率为50 MHz。工作的电压范围为2.7 V 3.6 V,具有整体擦除和扇区擦除、灵活的页编程指令和写保护功能,数据保存至少20 y(year),每个扇区可承受100 000 次擦写循环。SPI Flash 具有掉电保存能力,在系统上电时,FPGA 首先从配置芯片SPIFlash 中读取编程数据,并对FPGA 进行加载。SPIFlash
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