如何实现微控制器与FPGA的接口设计

　　因为处理器专门负责维持PIO工作，所以处理时间消耗很大。虽然CPU是从事数据传输，它还是不能做别的事了。因此，这一解决方案有可能使系统处理陷入瘫痪。DMA不可能使用的PIO接口，所以程序员必须限制的数据带宽，以便其他任务能够与MCU进行通讯。例如，如果有一个常规的进程要求100 ％的处理器运行周期，同时又要与FPGA进行串行（SPI，USART或TWI）通信（读或写），那么这两个进程必须有一个要等待。如果发送到或接受来自FPGA的数据没有及时的存进缓冲区，那么到下一个字节/字数据时可能会溢出。从本质上讲，嵌入式处理器成为受??赖的数据移动硬盘。

　　通过外部总线接口连接（EIB）

　　许多32位微控制器有一个外部总线接口（EBI）模块，它是为外部设备和基于ARM设备的存储控制器之间传输数据而设计的。这些外部存储控制器能够处理几种类型的外部存储器和外围设备，如SRAM，PROM，EPROM，EEPROM，flash和SDRAM。只要FPGA可以处理预定义存储器接口，EBI也可用于FPGA的接口。在EBI中使用静态存储器接口（SRAM）对于FPGA通信来说是最好的，因为它设计简单，且大多数设计者都熟悉它。至于PIO接口， FPGA不得不包含一个模块，用来理解SRAM时间，并能产生一个响应返回微控制器（图4）。

图4 EBI-SMC接口

　　图5显示了EBI读SMC存储器接口的标准时间，而图6显示了其标准写周期。

图5 EBI-SMC读周期

图6 EBI-SMC写周期

　　注意：这些时间波形是默认的SMC规格。所有可编程参数显示都基于外部设备的速度。

　　EBI的接口速度比PIO块，是因为EBI有其自己的I / O，且大部分的信号是并行的。但是，如果外部设备很慢或引入等待状态， EBI的速度优势可能会受到损害。

　　跟PIO接口一样， EBI接口必须由处理器或其他的主AHB来驱动。因此，实现带宽的EBI的还依赖于软件，并取决于它可以利用多少处理器时间。当然，可能受到带宽的限制。这又可能限制了嵌入式处理器旨在实现的其他系统功能。