內容簡介
可程式邏輯器件( PLD) 自70 年代發明以來, 從熔絲型發展到一次性可擦除型; 80 年代又發展至電可擦除型; 到了90 年代, 則發展成為在系統可程式型。
所謂“在系統可程式”(In-System Programmability. 縮寫為ISP) , 是指設計人員在自己設計的電子系統中或電路板上為重構邏輯而對邏輯器件進行編程或反覆編程的能力。這種對電子系統中邏輯器件的邏輯重構既可在系統成型之前, 又可在系統成型過程中, 甚至在系統成型之後。這與常規PLD 先編程後裝配至系統中的過程有很大區別。
採用ISP 技術後, 我們可獲得一種“軟”硬體的嶄新概念: 使得電子系統的硬體設計變得象軟體設計那樣靈活而又有易於修改。硬體的功能可以實時地加以修改, 或按規定程式改變組態。這樣便使新一代電子系統具有極強的可擴展性以及設計資源的可重複利用性, 這樣便擴展了器件的用途。同時編短了系統調試的周期, 省掉了對器件單獨編程的環節和器件編程設備。從而給電子系統的設計、製造和編程帶來了極大的方便。
Lattice是ISP（線上可程式）技術的發明者(據說Lattice公司最早是由華人創辦的）。
工作原理
ISP的實現相對要簡單一些，一般通用做法是內部的存儲器可以由上位機的軟體通過串口來進行改寫。對於單片機來講可以通過SPI或其它的串列接口接收上位機傳來的數據並寫入存儲器中。所以即使我們將晶片焊接在電路板上，只要留出和上位機接口的這個串口，就可以實現晶片內部存儲器的改寫，而無須再取下晶片。
邏輯器件特徵
可程式邏輯器件的在系統編程能力必將更新人們設計、製造和維護電子系統的方法, 這可體現在以下幾個方面:
( a) 實驗板的設計
在系統編程允許用戶“在系統之中”編程或修改邏輯設計, 不必將器件從線路板上拆下。這樣便加速了系統和線路板的調試過程, 便於用戶在設計過程之中更早地確定線路板的布局。
( b)良好的引腳處置
當對傳統的PLD 器件進行編程時, 其測試、製備過程總免不了人工處置。當使用PQFP 或TQ FP 形式封裝的晶片時, 引腳僅有0. 5mm 寬, 在編程器插座中容易變形破壞。而採用ispLSI器件後可將晶片焊接在印刷電路板上, 然後再進行編程或改寫, 這樣便保證調試過程中不會損傷器件的引腳。
( c)系統的重構能力
ispLSI 器件在焊接到印刷電路板上之後, 便可毫無拘束地修改其邏輯功能。於是用戶可在同一塊電路板上實現各種硬體結構。各種標準電路板或系統接口板在製備過程中可由同一種萬能電路板來實現。其唯一的區別在最後一步——在系統編程。
( d)更易於現場改寫
通過軟體重構系統: ispLSI 器件的現場改寫只需從磁碟裝入或通過數據機送入結構檔案, 非常簡便。還可實現遠程編程。
( e) 保密位
所有ispLSI 器件都為用戶提供了一位保密位來防止對片內編程模式的非法複製。保密位一旦被編程, 就可阻止對片內功能位的讀出。保密位僅能在晶片改寫時被擦除, 因而一旦保密位被編程後, 就無法得知晶片原有的內部結構。
( f ) 邊界掃描
邊界掃描是目前電路板級測試中正在興起的技術趨勢, 它有助於設計者高效地測試電路板, 同時降低測試成本, 十分引人注意。
ispLSI 系列晶片提供了一套在片邊界掃描電路, 來支持IEEE1149. 1 標準所需的所有測試功能。邊界掃描的接口僅需占用四隻引腳。ispLSI3000 系列器件的四個邊界掃描信號與在系統編程信號引腳相復用, 這將增強系統設計的可測試性, 改善對重構邏輯的控制和檢測能力。
優點
ISP技術的優勢是不需要編程器就可以進行單片機的實驗和開發，單片機晶片可以直接焊接到電路板上，調試結束即成成品，免去了調試時由於頻繁地插入取出晶片對晶片和電路板帶來的不便。
實現方式
1.基於電可擦除存儲單元的EEPROM 或Flash技術（譬如CPLD），特點是，掉電數據不丟失，但編程次數有限，編程速度慢；
2.基於SRAM查找表的編程單元（譬如FPGA），特點是，配置次數無限，加電可隨時更改邏輯，但掉電後數據即丟失，下次上電需要重新配置；
3.基於反熔絲編程單元（譬如Actel 的FPGA）；
4.JTAG方式；
