采用SD卡存储配置数据的配置方案

采用SD卡存储配置数据的配置方案

　　2.3.3 配置文件的格式

　　FPGA 支持将配置文件生成为几种不同的格式，但在本方案中不是所有格式都可以使用的。一般最常用的格式是.BIN 和.BIT 格式。由于.BIT 格式包含头部开销，会增加额外的处理过程，因此本方案没有支持.BIT 格式的数据，仅推荐使用.BIN 格式。

　　2.4 文件在SD卡中的存储

　　发送数据前，需要先从SD卡中读取配置文件。所有文件在SD卡中都是按照一定的格式来组织的，本方案默认文件采用FAT16 格式进行存储。FAT16 格式下，SD卡的结构如下图所示[3]。

　　主引导记录中最重要的参数是逻辑扇区的起始地址。获得该参数后即可以读取BIOS 参 数数据块(BPB)。BPB 中存储了扇区(Sector)、簇(Cluster)、文件分配表(FAT)的 大小，以及分区总扇区数等参数，是文件进行操作时必不可少的。文件分配表则是指明了文 件存储的位置，这些位置是以簇为单位的。每个簇包含的扇区数目在BPB 中说明。根文件 夹中存储了各不同文件的文件名和起始簇以及文件大小等信息。

　　2.5 配置文件的读取和发送

　　根据上述SD卡存储格式的说明，可以对存储在其中的配置数据进行读取并发送出去。在本方案中，数据的读取和发送是同时进行的。

　　在对SD卡进行读取时，首先需要读取主引导记录(MBR)，获得逻辑扇区的位置，然 后根据该位置读取BIOS参数数据块(BPB)，得到文件分配表(FAT)的位置以及扇区大小等参数。在读取文件分配表之前，需要先读取根文件夹来获得文件的起始位置，然后再通过文件分配表获得后续数据的位置。

　　得到文件的起始簇号之后，在文件分配表中读取对应该起始簇的字节，获得文件存储的下一个簇的簇号，这样可以连续的进行读取。在读取一个簇后，即将整簇的数据发送出去。如果发现文件分配表中某一簇对应的数值是0xFFFF，则说明是文件最后一个簇，这时该簇 的数据可以不足一个整簇，需要对其中的数据进行取舍，以保证发送数据的正确性。

　　对配置文件读取和发送的函数伪码如下所示。

　　ReadSD_FAT16(){

　　读取物理第0 扇区内容，即MBR，获取逻辑0 扇区的位置;

　　读取逻辑0 扇区的内容，获取每扇区字节数，每簇扇区数，FAT表占据的扇区数等参数;

　　读取根文件夹的内容，根据配置文件的文件名获取其起始簇号和文件长度;

　　将当前簇设置为起始簇;

　　While(1){

　　读取FAT中对应当前簇的内容，获得下一个簇的簇号;

　　FAT表中对应当前簇的内容为0xFFFF 时，即说明当前簇是最后一个簇，计算该簇内的有效数据，并进行发送;

　　读取当前簇内容，进行发送;

　　当前簇指向下一个簇;

　　3 结束语

　　在当前FPGA 使用领域日趋广泛的情况下，对现有的含有FPGA 的嵌入式产品进行升级更新成为了一项比较繁琐的工作，特别是在产品数量较多的情况下。本方案提出了采用SD卡存储配置数据的配置方案，使用了目前嵌入式系统中常见的ARM 微处理器和SD 卡，不仅降低了成本，而且利用了现有资源，节省了电路板布线布局的空间。最重要的是使升级 过程更加简洁，在进行调试时也可以灵活使用。本文只给出了对Virtex FPGA 进行配置的情况，该方案也可以适用于Spartan 系列FPGA。