文章目录
- 一、icap原语介绍（针对 S6 系列的 ICap），之后可以拓展到A7、K7当中去
- 二、程序1设计
- 2.1信号结构框图
- 2.2 icap_delay设计
- 2.3 icap_ctrl设计（可以当模板使用，之后修改关键参数即可）
- 三、程序2设计
- 四、下板操作
要求：设计区域 1 的程序，上电后自动加载此程序，此时开始计时如果 20 秒内没有检测到串口发送的擦除指令，那么我们启动 icap 跳转，跳转到区域 2 程序中。如果希望再次升级的话必须重新给板卡上电使得程序回到区域 1 中，并在20秒计时内通过fpga_update软件将新的应用程序更新到flash中，实现flash的在线升级。
设计思想：我们制作两个程序，第一个区域执行程序 1（包含flash_ctrl和icap）能实现flash控制和程序跳转功能，这个区域的程序是固定的不会被修改。第二个区域的程序 2 是我们用户设计的功能程序或者说产品程序（有更新需求的程序）。
一、icap原语介绍（针对 S6 系列的 ICap），之后可以拓展到A7、K7当中去
icap原语查找方式（ise软件）：
- language template
- 在弹出的对话框中找到Internal Configuration Access Port。
- icap 实例化原语
信号解释：
1、DEVICE_ID：不同芯片的DEVICE_ID不相同，在使用该原语时，要查找对应芯片的ID ；
2、SIM_CFG_FILE_NAME：仿真使用，默认即可。
3、BUSY：原语对应的忙信号
4、O：配置数据的输出
5、CE：原语的使能信号，低电平有效
6、CLK：原语的时钟信号
7、I：原语配置数据的输入信号，位宽为16bit需要按照步骤传输以下数据，
（其中 opcode 指的是器件 read 的命令（基于 spi 的 flash read 命令为 03h）
8、WRITE：读写原语的使能信号，低电平有效
需要注意的是：在我们传输这些配置数据时，需要将这些配置数据按照 byte 为单位，进行高低位互换，如下：
二、程序1设计
2.1信号结构框图
其中flash_ctrl模块之前已经实现：
这里介绍一下icap_delay 模块和 icap_ctrl模块（重点）
2.2 icap_delay设计
module icap_delay(
input wire sclk,
input wire rst,
output reg icap_flag,
input wire rx_flag,
input wire [7:0] rx_data,
output wire led
);
parameter TIMER_END = 1000000000-1;
reg [31:0] time_cnt;
reg stop_flag;
assign led = 1;
// 接收到擦除指令的标志
always @(posedge sclk or posedge rst) begin
if (rst == 1'b1) begin
stop_flag <= 1'b0;
end
else if (rx_flag== 1'b1 && rx_data == 8'hee) begin
stop_flag <= 1'b1;
end
end
// 接收到擦除指令之前保持计数，接收到指令后停止计数(不是清0)
always @(posedge sclk or posedge rst) begin
if (rst == 1'b1) begin
time_cnt <= 'd0;
end
else if (stop_flag == 1'b1) begin
time_cnt <= time_cnt;
end
else begin
time_cnt <= time_cnt + 1'b1;
end
end
// icap执行跳转的标志，当计数超过20s后，执行icap完成跳转。
always @(posedge sclk or posedge rst) begin
if (rst == 1'b1) begin
icap_flag <= 1'b0;
end
else if (time_cnt >= TIMER_END) begin
icap_flag <= 1'b1;
end
else begin
icap_flag <= 1'b0;
end
end
endmodule
2.3 icap_ctrl设计（可以当模板使用，之后修改关键参数即可）
上面介绍了icap执行的关键就是向icap中顺序输入数据，且数据需要按照字节进行高低位互换。
顺序执行采用状态机跳转的方式即可。
module icap_ctrl(
input wire sclk ,
input wire rst_n ,
input wire pi_flag
);
wire clk ;
reg c_en ;
reg wr_en ;
reg[15:0] i_data ;
wire[15:0] i_crop ;
reg[15:0] state ;
//使用时每个byte高低位需要互换
parameter DUM_WORD = 16'hFFFF;//空闲字
parameter SYNC_WORD1 = 16'hAA99;//同步字1
parameter SYNC_WORD2 = 16'h5566;//同步字2
parameter GEN_WORD1 = 16'h3261;//向General1写1个type1的字数据
parameter LOW_ADDR = 16'h0000;//低16位起始地址 -----------------根据flash实际划分的地址进行修改
parameter GEN_WORD2 = 16'h3281;//向General2写1个type1的字数据
parameter HIG_ADDR = 16'h0310;//读操作码及高8位地址，操作码为0x03 read 0x0b fast Ready -----------------根据flash实际划分的地址进行修改
parameter GEN_WORD3 = 16'h32A1;//向General3写1个type1的字数据
parameter LOW_ADDR_BACK = 16'h0000;//fallback起始低16位地址 -----------------根据flash实际划分的地址进行修改
parameter GEN_WORD4 = 16'h32C1;//向General4写1个type1的字数据
parameter HIG_ADDR_BACK = 16'h0300;//读操作码及fallback高8位地址，操作码为0x03 -----------------根据flash实际划分的地址进行修改
parameter GEN_CMD_WORD = 16'h30A1;//向CMD写1个type1的字数据
parameter IPROG_CMD = 16'h000E;//IPROG命令
parameter NOP_CMD = 16'h2000;//空命令
//状态
parameter S_DUM_WORD = 16'h0001;//空闲字
parameter S_SYNC_WORD1 = 16'h0002;//同步字1
parameter S_SYNC_WORD2 = 16'h0004;//同步字2
parameter S_GEN_WORD1 = 16'h0008;//向General1写1个type1的字数据
parameter S_LOW_ADDR = 16'h0010;//低16位起始地址
parameter S_GEN_WORD2 = 16'h0020;//向General2写1个type1的字数据
parameter S_HIG_ADDR = 16'h0040;//操作码及高8位地址，操作码为0x03 普通读 0x0b FAST read
parameter S_GEN_WORD3 = 16'h0080;//向General3写1个type1的字数据
parameter S_LOW_ADDR_BACK = 16'h0100;//fallback起始低16位地址
parameter S_GEN_WORD4 = 16'h0200;//向General4写1个type1的字数据
parameter S_HIG_ADDR_BACK = 16'h0400;//操作码及fallback高8位地址
parameter S_GEN_CMD_WORD = 16'h0800;//向CMD写1个type1的字数据
parameter S_IPROG_CMD = 16'h1000;//IPROG命令
parameter S_NOP_CMD1 = 16'h2000;//空命令
parameter S_NOP_CMD2 = 16'h4000;//空命令
parameter S_NOP_CMD3 = 16'h8000;//空命令
always@(posedge sclk or negedge rst_n)
if(rst_n==1'b0)
state <= S_DUM_WORD;
else case(state)
S_DUM_WORD:
if(pi_flag==1'b1)
state <= S_SYNC_WORD1;
S_SYNC_WORD1:
state <= S_SYNC_WORD2;
S_SYNC_WORD2:
state <= S_GEN_WORD1;
S_GEN_WORD1:
state <= S_LOW_ADDR;
S_LOW_ADDR:
state <= S_GEN_WORD2;
S_GEN_WORD2:
state <= S_HIG_ADDR;
S_HIG_ADDR:
state <= S_GEN_WORD3;
S_GEN_WORD3:
state <= S_LOW_ADDR_BACK;
S_LOW_ADDR_BACK:
state <= S_GEN_WORD4;
S_GEN_WORD4:
state <= S_HIG_ADDR_BACK;
S_HIG_ADDR_BACK:
state <= S_GEN_CMD_WORD;
S_GEN_CMD_WORD:
state <= S_IPROG_CMD;
S_IPROG_CMD:
state <= S_NOP_CMD1;
S_NOP_CMD1:
state <= S_NOP_CMD2;
S_NOP_CMD2:
state <= S_NOP_CMD3;
S_NOP_CMD3:
state <= S_DUM_WORD;
default:state <= S_DUM_WORD;
endcase
//先拉低写使能，再拉低时钟使能
always@(posedge sclk or negedge rst_n)
if(rst_n==1'b0)
c_en <= 1'b1;
else if(state==S_SYNC_WORD2)
c_en <= 1'b0;
else if(state==S_DUM_WORD)
c_en <= 1'b1;
//先拉低写使能，再拉低时钟使能
always@(posedge sclk or negedge rst_n)
if(rst_n==1'b0)
wr_en <= 1'b1;
else if(state==S_SYNC_WORD1)
wr_en <= 1'b0;
else if(state==S_DUM_WORD)
wr_en <= 1'b1;
//发送控制字
always@(posedge sclk or negedge rst_n)
if(rst_n==1'b0)
i_data <= DUM_WORD;
else case(state)
S_DUM_WORD:
i_data <= DUM_WORD;
S_SYNC_WORD1:
i_data <= SYNC_WORD1;
S_SYNC_WORD2:
i_data <= SYNC_WORD2;
S_GEN_WORD1:
i_data <= GEN_WORD1;
S_LOW_ADDR:
i_data <= LOW_ADDR;
S_GEN_WORD2:
i_data <= GEN_WORD2;
S_HIG_ADDR:
i_data <= HIG_ADDR;
S_GEN_WORD3:
i_data <= GEN_WORD3;
S_LOW_ADDR_BACK:
i_data <= LOW_ADDR_BACK;
S_GEN_WORD4:
i_data <= GEN_WORD4;
S_HIG_ADDR_BACK:
i_data <= HIG_ADDR_BACK;
S_GEN_CMD_WORD:
i_data <= GEN_CMD_WORD;
S_IPROG_CMD:
i_data <= IPROG_CMD;
S_NOP_CMD1:
i_data <= NOP_CMD;
S_NOP_CMD2:
i_data <= NOP_CMD;
S_NOP_CMD3:
i_data <= NOP_CMD;
default:i_data <= NOP_CMD;
endcase
//对输入的数据按字节为单位进行高低位互换
assign i_crop = {i_data[8],i_data[9],i_data[10],i_data[11],i_data[12],i_data[13],i_data[14],i_data[15],i_data[0],i_data[1],i_data[2],i_data[3],i_data[4],i_data[5],i_data[6],i_data[7]};
//实例化icap原语
ICAP_SPARTAN6 #(
.DEVICE_ID('h4001093), //不同型号的芯片，ID号不同 x9 ID='h4001093
.SIM_CFG_FILE_NAME("NONE") // Specifies the Raw Bitstream (RBT) file to be parsed by the simulationendmodule
// model
)
ICAP_SPARTAN6_inst (
.BUSY(BUSY), // 1-bit output: Busy/Ready output
.O(O), // 16-bit output: Configuartion data output bus
.CE(c_en), // 1-bit input: Active-Low ICAP Enable input
.CLK(sclk), // 1-bit input: Clock input
.I(i_crop), // 16-bit input: Configuration data input bus
.WRITE(wr_en) // 1-bit input: Read/Write control input
);
endmodule
三、程序2设计
这里直接使用之前设计的一个呼吸灯
四、下板操作
关于操作方面，首先要有一个意识：fpga首先要有flash控制的功能（这是前提！！），然后才能执行对flash进行读写等操作）。
这里介绍一下老师提供的一个小软件，fpga_update,界面如下，可以实现flash的写操作。
