[发明专利]一种在系统编程ISP编程模块及其用于FPAA在系统编程的方法

说明书

技术领域：

本发明属于半导体领域，涉及一种半导体集成电路，尤其是一种用于FPAA(Field-programmable analog arrays)的在系统编程(ISP，In-System Programmability)方法。

背景技术：

在系统编程ISP(In-System Programmability)指利用EEPROM或FLASH来存储编程信息，在印刷电路板上对电子系统中一个或多个可编程逻辑器件进行编程或改写的技术。当前ISP技术可分为专用方法和标准方法。专用方法是可编程器件生产厂家采用针对本公司器件结构的专用编程算法作为在系统编程算法；标准方法即针对具有JTAG边界扫描机构的可编程逻辑器件采用JTAG编程算法作为在系统编程算法。几乎所有的可编程逻辑器件制造商都在IEEE1149.1标准的基础上提供ISP功能。

与可编程逻辑器件相对应，现场可编程模拟阵列FPAA(Field Programmable Analog Array)器件属于可编程模拟器件，是一类新型集成电路。该电路属于模拟电路，即电路的输入、输出以及器件内部的状态均为时间连续变化，且幅值未经过量化的模拟信号，同时，它又同可编程逻辑器件一样，可由用户通过现场编程和软件来改变其内部连接和元件参数，从而获得所需要的电路功能。

可编程模拟阵列FPAA的基本结构(图1)一般是由可配置模拟模块(Configurable Analog Block，CAB)和可配置互连网络(Configurable Interconnect Network，CIN)为核心，配合配置存储器，输入/输出模块(I/O Block)等共同构成。可配置模拟模块CAB作为FPAA的核心部分，用于实现模拟电路的主要功能，一般由运算放大器、可编程开关阵列、可编程电容阵列以及可编程电阻阵列等构成。可配置互连网络CIN主要由可编程开关阵列构成。因此，FPAA中需要进行编程的模块主要为：可编程开关阵列、可编程电容阵列和可编程电阻阵列。

FPAA作为一种可编程的高精度模拟集成电路，现场编程和配置技术是FPAA的关键技术之一。由于FPAA器件结构的特殊性，一般生产厂家采用针对本公司器件结构的专用编程算法作为在系统编程算法。

发明内容：

本发明提出的一种适用于现场可编程模拟阵列FPAA的ISP编程方法，实现了在系统编程配置模块集成在FPAA器件中，无需专门的下载适配器，只需JTAG标准接口即可完成在系统编程，从而有效的提高了FPAA的编程效率。

本发明的具体技术方案如下：

一种在系统编程ISP编程模块，所述ISP编程模块由器件ID寄存器1、旁路寄存器2、指令寄存器3、配置寄存器4、高压编程模块5、多路选择器6、指令译码逻辑7、ISP控制逻辑8、TAP控制器9、EEPROM阵列模块10、可编程开关阵列11、可编程电容阵列12和可编程电阻阵列13构成；所述ISP控制逻辑8和TAP控制器9构成该ISP编程模块的控制部分，用于产生状态机的各个状态，控制TDI到TDO之间的连接通路，用户控制指令通过TDI由外设输入，在ISP控制逻辑8的控制下，用户控制指令被移入指令寄存器，再由指令译码电路翻译指令并执行相应的操作；所述配置寄存器4一般由N位串行寄存器构成，寄存器的个数依据PAC块的配置EEPROM单元个数而定；所述指令寄存器3和指令译码逻辑7共同完成指令的存储与译码，并把命令信息传递到ISP控制逻辑8，控制ISP模块的运行。

所述TAP控制器是一个由时钟和测试模式控制的状态机，共包含了16个工作状态，每个工作状态不仅与当前的TCK和TMS值有关，而且还与TAP状态机的前一个状态有关；TAP控制器的ASM图表是对称的，通过一条路径控制数据寄存器的行为动作，用另一条路径控制TAP指令寄存器的行为动作。

所述旁路寄存器2占据一位，当没有其他寄存器被选中时，旁路寄存器在TDI与TDO之间提供一个一位的串行连接，旁路寄存器能够在不影响器件正常工作的情况下允许数据通过一个器件传入到另外一个器件，实现菊花链连接。

基于所述ISP编程模块的FPAA在系统编程方法：

(1)通过JTAG接口输入指令，控制集成在FPAA器件内JTAG TAP状态机的运行状态；

(2)通过ISP控制逻辑8控制编程数据的传输、校验和编程；

所述编程是由集成在FPAA芯片上的高压编程模块5对非易失性存储器EEPROM阵列模块10进行编程实现的。