1 XC9500系列CPLD器件及其ISP性能
　　XC9500系列CPLD器件是由多個功能塊(FB)和IO塊(IOB)組成，可用開關矩陣FastCONNECT完全互連的子系統，IOB提供輸入和輸出的緩沖，每個FB提供具有36個輸入和18個輸出的可編程邏輯容量。FastCONNECT開關矩陣連接所有的FB的輸出和FB的輸入，對于每個FB，12至18個(取決于封裝的引腳數)輸出和有關的輸出使能信號直接驅動IOB。
　　所有XC9500系列CPLD器件都是系統內編程的，最小達一萬次編程/擦除次數，支持擴充的IEEE 1149.1邊界掃描標準，XC9500的結構特性著重滿足系統內編程的要求，增強的引腳鎖定能力可以避免重做昂貴的印制板，擴充的JTAG指令集允許編程模式和系統內診斷的各種控制。由于JTAG在其權限內把ISP的性能擴充到1149.1的測試標準中，XC9500系列CPLD器件可以通過JTAG接口實現ISP性能。XC9500系列的系統內編程性能，不僅為現場編程和調試提供了方便，允許用戶編程和再編程已經安裝在系統印制板上的XC9500系列器件來改進樣機、更新制造流程；而且正是由于系統內編程性能使得搖控編程成為可能。下面對XC9500系列CPLD器件搖控編程的實現方法做一介紹。
2 XC9500系列CPLD器件遙控編程的實現方法
　　對CPLD器件的編程，傳統的方法都是現場工程師通過PC機來實現的，PC機上必須有EZTag或者JTAG編程器軟件，并且PC機必須通過Xchecker或JTAG電纜和目標板相連，然后將JEDEC編程數據下載到目標板的CPLD器件中去。這種傳統的編程方法要求工程師必須親臨現場，這就帶來一個問題，那就是當產品銷售以后，如果要對它升級(主要是指升級CPLD器件的功能)就十分麻煩。本文所要介紹的遙控編程不同于傳統的編程方法，它不需要工程師親臨現場，只需在系統設計時將編程控制電路加入到嵌入式系統中去即可實現。

　　遙控編程的方框圖如圖1所示。要實現遙控編程，關鍵在于通信和嵌入式下載技術。通信部分包括通信接口和通信信道，它完成遠程數據傳輸，即將本地PC機生成的CPLD器件編程數據傳輸到遠程的目標系統的嵌入式下載模塊(即圖中所示的“微控制器及嵌入式編程控制”部分)；嵌入式下載技術是指用微控制器通過JTAG接口實現對XC9500系列CPLD器件編程。通信可采用現有的各種通信技術，例如通過電話線用調制解調器實現通信以及通過電纜、激光和無線電等實現通信，在本文對通信的實現不做過多的介紹，下面只以簡單的紅外收發器為例加以說明，重點介紹微控制器及嵌入式編程控制的軟硬件實現。
3 微控制器及嵌入式編程控制的實現
3.1 硬件設計
　　微控制器及嵌入式編程控制硬件電路如圖2所示，由微控制器Intel 8031、時鐘、地址鎖存器74LS373、程序存儲器27512、數據存儲器RAM(包括XSVF格式數據存儲器)、XC95108及數據輸入接口等幾部分組成。圖中8031不僅可用來對CPLD進行編程控制，而且還可實現其它控制和處理，因為設計中使用了一片XSVF(Xilinx Serial Vector Format)格式數據存儲器，在XC95108的控制下可以在后臺實現數據通信，并將XSVF格式數據存儲到XSVM RAM中，當數據接收完畢時再中斷微控制器，在微控制器的中斷服務子程序中通過JTAG接口實現對目標CPLD器件編程。從圖中可見，除了XC95108、數據輸入和XSVF RAM部分外，其它部分和常見的8031應用系統一樣，這里不再贅述，下面主要講述數據輸入和XC95108的內部功能。

　　數據輸入由紅外收發器實現(如可用Siemens公司的IRM3105)，它所接收到的數據是由PC機生成的按RS232格式打包的XSVF格式編程數據文件，收發器通過UART(Universal Asynchronous Receiver Transmitter)接口和XC95108相連。
　　XC95108包含URAT接收器、時序控制狀態機及總線控制器等。URAT接收器對接收到的數據進行校驗，并且去掉起始位和結束位，如果接收正確則通知時序控制狀態機數據接收就緒，如果接收不正確則給出錯誤指示。
　　時序控制狀態機是遙控編程的核心，包括四種狀態，即HIGH、LOW、DOWNLOAD和ISP。XSVF文件的第一、二個字節為傳輸的字節總數，在狀態HIGH和LOW時字節總數的高低字節被保存到一個變量中，當在DOWNLOAD狀態時，每當往XSVF RAM寫入一個字節，該變量的值減1，同時XSVF RAM的地址增1。一旦全部XSVF文件都寫入XSVF RAM中，狀態機便進入ISP狀態，此時中斷微控制器，微控制器響應中斷并進入中斷服務子程序。中斷服務子程序根據XSVF RAM中的信息通過JTAG對XC9500 CPLD器件進行編程。
　　總線控制器根據時序控制狀態機控制XSVF格式數據存儲器的數據總線的切換，當在DOWNLOAD狀態時，總線控制權交由XC95108；當在ISP狀態時，總線控制權交由8031；當在HIGH和LOW狀態時，總線為高阻狀態。
3.2 XSVF文件的生成
　　上面提到過遠程端接收到的數據為XSVF文件，XSVF文件是由本地PC機生成的，它是如何生成的呢？首先將設計數據輸入，開發系統進行設計轉換生成JEDEC器件編程文件；然后，由Xilinx公司提供的軟件EZTagTM自動讀取JEDEC文件并轉換成SVF文件，SVF格式是專門用來描述IEEE 1149.1(JTAG)總線操作的格式，SVF文件中不僅包含CPLD的編程數據，也包含有編程命令，但由于SVF格式為ASCII碼，因要求較大內存，不適合嵌入式應用；最后，由軟件svf2xsvf將SVF格式轉換成XSVF格式，XSVF格式為壓縮的二進制格式，占用存儲空間小，因而更適合嵌入式應用。
3.3 嵌入式ISP編程流程
　　XC9500通過四線測試存取端口TAP(Test Access Port)和TAP控制器來執行系統內編程和IEEE 1149.1邊界掃描測試(JTAG)。TAP包括TCK、TMS、TDI和TDO四個引腳，TAP控制器是16狀態的狀態機，控制邊界掃描電路按照TMS運行，執行由IEEE規定的狀態圖(詳細內容參見參考文獻1，下面所提到的狀態，如Shift－IR、Shift－DR等包含在16個狀態之中)。微控制器根據XSVF文件提供的指令和數據激勵TAP端口，在TAP控制器的控制下實現XC9500 CPLD的ISP編程。流程圖如圖3所示。