基于FPGA 的ARM 并行總線研究與仿真

WE 為ARM 輸入到FPGA 的寫使能信號.CS 為ARM 輸入到FPGA 的片選信號，FPGA 沒有被ARM 選中時必須輸出高阻態，以避免總線沖突.

　　2.2 FPGA 的雙向總線設計

　　在FPGA 的并行總線設計中，如果頂層和底層的模塊都要用到雙向的IO 端口，則要遵守設計原則；否則不利于VHDL 程序的綜合.雙向IO 端口的設計原則是：只有頂層設計才能用INOUT類型的端口，在底層模塊中應把頂層的INOUT 端口轉化為獨立的IN（輸入）.OUT（輸出）端口并加上方向控制端口.頂層設計的VHDL 代碼如下：

　　其中，DATA_i.DATA_o 和output_en 均為FPGA 內部的信號，在內部的各層次模塊中，通過這三個信號就可以進行單向的IO 控制.這樣，頂層設計中雙向的DATA 端口轉化為了內部單向的DATA_i（輸入）.DATA_o（輸出）和output_en（輸出使能）.在內部各模塊中，結合這三個信號以及ADDR.OE.WE.CS 等信號，則可方便地實現ARM 總線接口的功能.實現的VHDL 關鍵代碼如下：

　　3 仿真結果分析

　　通過Quartus II 仿真工具，對FPGA 并行總線進行時序仿真；仿真結果如圖3 所示.根據ARM 并行總線的讀寫時序圖要求，從仿真結果可以看出FPGA 的總線接口設計滿足了設計的要求.由于選用的FPGA 器件內部帶有邏輯分析儀的功能模塊，通過Quartus II 軟件中的SignalTap II 邏輯分析工具，對FPGA的設計模塊進行在線測試，發現總線時序了滿足ARM 并行總線的要求，且工作穩定，從另一個角度驗證了設計和仿真結果的正確性.

　　4 結論

　　由于FPGA 技術和ARM 技術應用越來越廣泛，通過設計并行總線接口來實現兩者之間的數據交換，可以較容易地解決快速傳輸數據的需求，因此設計滿足系統要求的FPGA 并行總線顯得尤為重要.本文設計的FPGA 的ARM 外部并行總線接口，滿足了總線的時序要求，并在某航空機載雷達應答機中進行了應用，系統運行穩定，性能良好.以上的設計和仿真方法，對其他類似的設計也有一定的參考作用.