1、概述
本设计已实用于国家863计划“可扩展到T比特的高性能IPv4/v6路由器基础平台及实验系统”项目中。其主要功能是对主控部分的FPGA读取Flash进行控制。
在本项目中，主控部分的FPGA在重启时需要从Flash中下载初始化程序。当下载完成后，FPGA仍会根据需要从Flash相应地址读取数据。这就要求在FPGA和Flash之间有一块控制逻辑来控制对Flash的读取。本设计就是完成的对这块控制逻辑的具体实现。
本文用VHDL语言在CPLD内部编程将其实现。本文第2节给出用VHDL语言在CPLD内部编程实现Flash读取的过程，第3节对全文进行概括。
2、实现
2．1 器件的选择
我们选用Xilinx公司XC9500XL 3.3V ISP 系列XC95288XL-7TQ144I芯片。XC95288xl是一个3.3V的低电压、高效的CPLD，在通信和计算机系统中的有的应用。包含16个54V18个功能块，提供了6400个可用的门电路，这些门电路的传播延时为6ns.
对于Flash，项目中选择了Intel公司的Intel StrataFlash系列的256-Mbit J3型Flash.其数据宽度可分别支持8位或者16位。
2．2 实现中的问题及解决方法
项目中选用的Flash的输出为16位，而向FPGA输出的数据为32位，因此产了数据宽度不匹配的问题，解决的方法有两种：
第一 使用两块相同的Flash，分别将其输出的数据送入FPGA接口的高16位和低16位；其缺点是需要增加一块Flash，从而成本增加。
第二 采用降低读取速度的方法，把从一块Flash中连续两次读取的16位数据拼接起来，组成一组32位的数据后送入FPGA接口。
出于对成本和复杂度的考虑，在此设计中我们采取了第二种方法加以实现。
2．3 基本设计模块图
2．4 用VHDL进行实现（注：实体部分定义可分别参见模块图中的划分）
Flash control 1
process（reset，gclk）
begin
if reset =”0“ then
count_reset 《=”0“;
elsif gclk”event and gclk =“1” then
count_reset 《= not（count（4） and count（3） and count（2））;
end if;
end process;
process（count_reset，gclk）
begin
if count_reset =“0” then
count 《=（others =》“0”）;
elsif gclk“event and gclk =”1“ then
count 《=count +1;
end if;
end process;
process（count_reset，reset，enable）
begin
if reset =”0“ then
F_CS 《=”1“;
F_OE 《=”1“;
F_WE 《=”1“;
elsif count_reset =”0“ then
F_CS 《= ”1“;
F_OE 《= ”1“;
F_WE 《= ”1“;
elsif enable”event and enable =“1” then
F_Abus 《= C_Abus;
F_CS 《= “0”;
F_OE 《= “0”;
F_WE 《= “1”;
C_Dbus 《= F_Dbus;
end if;
end process;
Flash control 2
d_count_rst 《= not（d_count（1） and （not d_count（0）） and empty）;
sig_WD 《= not（d_count（1） and （not d_count（0）））;
WR_DATA 《= sig_WD;
process（gclk，d_count）
begin
if reset =“0” then
d_count 《= “1”;
elsif F_CS = “1” then
d_count1 《= not d_count1 ;
if gclk“event and gclk =”1“ then
d_count2 《= d_count1;
d_count 《= d_count2;
end if;
end if;
end process;
process（reset，d_count，C_Dbus）
begin
if reset = ”0“ then
data_adder 《= （others =》”0“）;
elsif d_count”event and d_count = “0” then
data_adder（31 downto 16） 《= C_Dbus;
elsif d_count“event and d_count = ”1“ then
data_adder（15 downto 0） 《= C_Dbus;
end if;
end process;
enable 《= enable1 and enable2;
process（reset，d_count，F_CS）
begin
if reset = ”0“ or F_CS = ”0“ then
enable1 《= ”1“;
enable2 《= ”1“;
elsif d_count”event then
if gclk“event and gclk =”1“ then
enable1 《= ”0“;
enable2 《= not enable1;
end if;
end if;
end process;
process（reset，F_CS）
begin
if reset = ”0“ then
address《= X”400000“;
elsif F_CS = ”1“ then
C_Abus 《= address;
address 《= adderss +1;
end if;
end process;
process（reset，F_CS）
begin
if reset = ”0“ then
address《= X”400000“;
data_adder 《=（others =》”0“）;
elsif F_CS = ”1“;
address 《= adderss +1;
end if;
end process;
process（d_count2，F_CS）
begin
if F_CS = ”0“ then
enable1 《= ”1“;
enable 《= ”1“;
elsif d_count2 = ”00“ or d_count2 = ”01“ then
enable 《= ”0“;
end if;
end process;
process（gclk，sig_WD）
begin
if sig_WD = ”1“ then
Pulse_RW 《=”1“;
elsif gclk”event and gclk =“1” then
W_D1 《= sig_WD;
W_D2 《= W_D1;
if empty =“0” then
data_adder1 《= data_adder;
Pulse_RW 《= （W_D1 or （not W_D2））;
end if;
end if;
end process;
（注：此程序在Xilinx公司的ISE6.2i环境下用VHDL编程实现，其仿真波形见下图）
3、 结束语
在实际应用中，以此CPLD对Flash的读取进行控制。仿真结果及最后的实际调试都表明该设计符合项目的要求。在程序中通过对读取的记数控制，本设计可以在不增加Flash片数的情况下支持16/32/64位的数据输出宽度。可以节约一定的成本，具有相当的灵活性和实用性。
（注：此程序在Xilinx公司的ISE6.2i环境下用VHDL编程实现，其仿真波形见下图）
图2 Flash control 1仿真图
图3 Flash control 2仿真图
3 、结束语
在实际应用中，以此CPLD对Flash的读取进行控制。仿真结果及最后的实际调试都表明该设计符合项目的要求。在程序中通过对读取的记数控制，本设计可以在不增加Flash片数的情况下支持16/32/64位的数据输出宽度。可以节约一定的成本，具有相当的灵活性和实用性。
