基于STM32的反熔丝FPGA编程器设计

作     者：李炳男 

作者单位：电子科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：谢小东

授予年度：2022年

学科分类：0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 080902[工学-电路与系统] 08[工学] 081201[工学-计算机系统结构] 0812[工学-计算机科学与技术（可授工学、理学学位）] 

主      题：FPGA 反熔丝 测试系统 STM32 

摘      要：FPGA作为一种可编程器件,在通信、数字信号处理、汽车电子和航空航天等工业领域有着广泛的应用。FPGA的可编程功能是通过内部的存储器实现的,FPGA使用的主流存储器结构有三种:SRAM、Flash和反熔丝,它们都有各自的优点。其中,使用反熔丝结构的FPGA可靠性高、保密性强,还具有极强的抗辐照性,在军工装备和航空航天系统等高辐射的环境中得到了广泛应用。反熔丝FPGA的逻辑功能通过编程实现,即施加编程电压烧录FPGA内部的反熔丝单元,在各逻辑模块之间或模块与I/O间形成特定连接。在编程前后还需对反熔丝FPGA进行功能及参数测试。与其他类型的FPGA不同,反熔丝FPGA为一次性可编程器件,不能重复编程和擦除,测试方法是将特定的测试信号从器件的测试端口输入。为了满足反熔丝FPGA的编程及测试需求,需要一套能够产生特定的编程电压和测试信号的编程测试系统。针对这种情况,本文提出了一套软硬件结合的编程器系统的设计方案。在分析编程器系统的设计需求后,制定了系统的实现方案。编程器系统由硬件电路、驱动程序和上位机软件三部分组成。硬件电路包括主控板、电源板和转接板三块电路板,并将电路结构最为复杂的主控板根据功能划分为了多个电路模块;驱动程序用于编程硬件电路的主控芯片,控制电路工作,采用官方提供的标准外设库进行开发;上位机软件在PC上运行,封装了各种编程、测试功能,并设计了简明的界面,实现人机交互。经过硬件电路设计制造和软件程序编写调试,得到了编程器系统实物。使用该系统进行实际的编程和各项测试,结果显示系统能够正确地传输测试信号,产生所需的编程电压,施加到芯片特定的引脚上,检测与系统工作状态和反熔丝单元相关的信号,表明本系统能够满足芯片的编程及测试需求。