U盘与单片机驱动FPGA配置方案

"基于U盘和单片机的FPGA配置方案，通过将配置数据存储在外部可加密的U盘中，实现了FPGA的安全、灵活配置。这种设计提高了保密性和安全性，支持多人共享同一硬件系统，并顺应了USB OTG技术的发展趋势。" 在电子通信领域，FPGA（Field Programmable Gate Array）因其灵活性和可编程性而被广泛使用。FPGA的内部逻辑结构由配置数据定义，这些数据通常存储在FPGA内部的SRAM中，但由于SRAM的非持久性，每次设备上电都需要重新配置。传统的做法是将配置数据存储在FPGA所在的系统内，但这种方法存在一些局限，如配置数据的更新和保护不够便捷。 本文提出了一种创新的解决方案，即将配置数据存储在外部的可加密U盘中，这样在使用时只需将U盘插入FPGA系统，由单片机读取并传输配置数据至FPGA进行配置。这种方式带来了多方面的优势： 1. **修改和升级简便**：配置数据的修改和升级只需要更换U盘，无需改动硬件。 2. **现场保密性强**：由于配置数据存储在外接U盘中，可以使用加密技术增强数据安全性。 3. **安全性高**：如果U盘丢失或损坏，配置数据不会暴露给未经授权的人员，降低了数据泄露的风险。 4. **资源共享**：同一硬件系统可以配合不同的配置U盘实现多种功能，适合多人分时使用。 5. **大容量存储**：U盘可以存储大量配置数据或多个配置文件，满足复杂系统的需求。 6. **符合技术趋势**：利用USB OTG技术，使得配置过程更加便捷，与现代计算机和嵌入式系统无缝对接。 FPGA的配置方式通常分为两类：主动配置和被动配置。主动配置由FPGA自身引导，从专用配置芯片获取数据；被动配置则由外部控制器来控制。Altera公司的FPGA提供了多种被动配置方式，如被动串行（PS）、被动并行同步（PPS）、被动并行异步（PPA）以及JTAG等，具体选择取决于配置方式选择引脚的设置。 以配置方式PS为例，FPGA可以通过下载电缆直接从计算机接收配置数据。在配置过程中，配置数据流会加载到FPGA的SRAM LUT（查找表）结构中，从而定义其逻辑功能。这种在线可重配置能力使FPGA能够根据需求动态改变其内部逻辑，极大地扩展了其应用范围。 总结来说，基于U盘和单片机的FPGA配置方案提供了一种高效、安全的配置方法，它不仅简化了系统升级，还提升了数据保护水平，同时适应了当前计算机和嵌入式系统向USB OTG技术发展的趋势。这一设计对于FPGA应用的灵活性和安全性具有显著的提升作用。