传统配置器都是基于PC机并口，配置较长的配置文件时需要很长时间，在线调试速度很慢，实时性差。而且并不是所有的计算机上都带有并口，这也造成了一些不便。近年来USB接口由于其拥有很高的传输速度而得到了广泛的运用，如果将它代替并口进行传输数据，其速度也会得到提升。各大生产厂商纷纷研发出自己的USB配置器，配置性能得到很大改善，但价格比较昂贵，阻碍了它的推广。目前急需一种成本低廉的高速USB配置器的设计和制作方案。本课题就是在这种背景下产生的。
如果USB配置器能够普及，那么配置器的性能将会得到一个极大的提升。它的传输速度和在线调试的能力都会大大地提高。从而推动了采用CPLD/FPGA来进行电路设计的相关领域的发展。所以本课题的意义是重大的。
1.3 国内外研究现状及发展趋势
本课题涉及到CPLD，JTAG标准和USB相关内容。以下对这三方面研究和发展状况进行说明。
1.3.1 JTAG技术的发展与应用现状
印刷电路板的制作和布线是否正确是需要进行测试的。在早期通常采用手工使用仪器检测电路连线的正确性来检测。随着技术的进步，印刷电路板也变得越来越复杂，手工已经无法对它进行测试了，于是出现了由仪器通过设置好的探针来测试的方法。然而继承电路的发展速度太快了，随着印刷电路板制作技术的提高，同一个面积上所容纳的元件数以及布线的密度要比以前高得多，已经无法设置探针，过去传统的检测方法已经不能满足需要。为解决这一困难，最初欧洲几家厂商联合起来成立了联合测试行动组织(JTAG)，致力于开发相应软件实现电路板布线软件测试。
联合测试行动组织最初定名为欧洲联合测试行动组织(EJTAG)，后来，北美的电子生产厂家也参与其中，这些厂家的共同努力，使JTAG在最初的功能上得到了巨大的拓展，并被广泛接受，最终被电器电子工程师协会(IEEE)承认并作为集成电路设计的标准(IEEE std.1149.1)。目前，各集成电路生产厂家都遵守这一标准，特别是像处理器和CPLD这样的集成电路，在设计生产时把JTAG硬件结构增加进去，虽然它与集成电路的正常逻辑没有任何关系，却给复杂的电路测试提供了硬件支持，已不仅局限于印刷电路板的测试。IEEE std.1149.1允许生产厂家在遵守这一标准的前提下，可根据自己的需要新增一些功能特色，从而使处理器的JTAG具有调试的能力。
由于JTAG技术结构简单，功能强大，测试方便，而且被电器电子工程师协会(IEEE)承认并作为集成电路设计的标准(IEEE std.1149.1)，所以得到了广泛的应用。目前，最主要的应用主要有两个方面，一是板级测试，二是板级编程。边界扫描测试技术对板级测试的影响主要表现在：增强印制板测试的分析诊断能力；减少测试与修复的循环次数；实现测试的标准化；实现测试复用；减少测试访问问题。
所以，采用JTAG技术对可编程逻辑器件进行板级编程，有非常突出的优点。在嵌入式系统开发中，JTAG已经占据了非常重要的地位。
1.3.2 USB接口的应用现状
USB即通用串行总线。USB（Universal Serial Bus）规范最早产生于1995年，直到1997年开始有真正符合USB技术标准的外设出现。USB1.1仍是目前推出的在支持 USB的计算机与外设上普遍采用的标准。1999出现了USB2.0规范，向下兼容USB1.1，数据的传输率将达到120Mbps～240Mbps。USB目前已经成为PC的标准接口。最新推出的PC机几乎全部支持USB；而在外方面，支持USB接口的也越来越普及。
USB应用如此广泛和它的特点是分不开的。
首先，它的使用非常方便。 使用USB接口可以连接多个不同的设备，而过去的串口和并口只能接一个设备，因此，从一个设备转而使用另一个设备时不得不关机，拆 下这个，安上那个，开机再使用，USB则为用户省去了这些麻烦，除了可以把多个设备串接在一起之外，USB还支持热插拔。在软件方面，USB设计的驱动程序和应用软件可以自动启动，无需用户做更多的操作，这同样为用户带来极大的方便。USB设备也不涉及IRQ冲突问题。USB口单独使用自己的保留中断，不会同其它设备争用PC机有限的资源，同样为用户省去了硬件配置的烦恼。
其次，它速度快。速度性能是USB技术的突出特点之一。USB接口的最高传输率可达每秒12Mb，比串口快了整整100倍，比并口快了十多倍。
再次，它连接灵活 USB接口支持多个不同设备的串列连接，一个USB口理论上可以连接127个USB设备。连接的方式也十分灵活，既可以使用串行连接，也可以使用中枢转接头(Hub)，把多个设备连接在一起，再同PC机的USB口相接。在 USB方式下，所有的外设都在机箱外连接，连接外设不必再打开机箱；允许外设热插拔，而不必关闭主机电源。USB采用 “级联”方式，即每个USB设备用一个USB 插头连接到一个外设的USB插座上，而其本身又提供一个USB插座供下一个USB外设连接 用。通过这种类似菊花链式的连接，一个USB控制器可以连接多达127个外设，而每个外 设间距离(线缆长度)可达5米。USB能智能识别USB链上外围设备的插入或折卸，USB为PC 的外设扩充提供了一个很好的解决方案。
最后，它采用的是独立供电。普通的使用串口、并口的设备都需要单独的供电系统，而USB设备则不需要，因为USB接口提供了内置电源。U SB电源能向低压设备提供5伏的电源，因此新的设备就不需要专门的交流电源了,从而降低了这些设备的成本并提高了性价比。
1.3.3 国内外PLD的配置现状
PLD是Programmable Logic Device（可编程逻辑器件）的缩写，它包括CPLD和FPGA。CPLD 的特点是有一个规则的构件结构，该结构由宽输入逻辑单元组成，这种逻辑单元也叫宏单元，并且 CPLD 使用的是一个集中式逻辑互连方案。CPLD的优点包括：
1、规模越来越大，实现功能越来越强，同时可以实现系统集成。
2、研制开发费用低，不承担投片风险，使用方便。
3、通过开发工具在计算机上完成设计，电路设计周期短。
4、不需要设计人员了解很深的IC知识，EDA软件易学易用。
5、通过CPLD开发的系统成熟后，可以进行ASIC设计，形成批量生产。
目前，CPLD的运用非常广泛。随著CPLD密度的提高,数字器件设计人员在进行大型设计时,既灵活又容易,而且产品可以很快进入市场。许多设计人员已经感受到CPLD容易使用、时序可预测和速度高等优点,然而,在过去由于受到CPLD密度的限制,他们只好转向FPGA和ASIC。现在,设计人员可以体会到密度高达数十万门的CPLD所带来的好处。
CPLD结构在一个逻辑路径上采用1至16个乘积项,因而大型复杂设计的运行速度可以预测。因此,原有设计的运行可以预测,也很可靠,而且修改设计也很容易。CPLD在本质上很灵活、时序简单、路由性能极好,用户可以改变他们的设计同时保持引脚输出不变。与FPGA相比,CPLD的I/O更多,尺寸更小。
如今,通信系统使用很多标准,必须根据客户的需要配置设备以支持不同的标准。CPLD可让设备做出相应的调整以支持多种协议,并随著标准和协议的演变而改变功能。这为系统设计人员带来很大的方便,因为在标准尚未完全成熟之前他们就可以著手进行硬件设计,然后再修改代码以满足最终标准的要求。CPLD的速度和延迟特性比纯软件方案更好。
1.4 设计的主要工作
本设计的目的一个可以对XILINX主流PLD产品进行在线配置的USB配置器。具体内容如下：
1、熟练掌握JTAG配置标准（IEEE 1532）和USB接口协议；
2、分析各模块，设计电路并制作配置器实物；
3、编写配置软件程序，实现简单的下载功能；
4、完成逻辑转换程序，通过USB口对目标芯片进行配置，完成相应调试。
最终方案
方案一采用的是一片FPGA进行设计。该方案实现所用到的资源少，思路明确，但由于设计中涉及到USB控制器的ID CORE设计，其难度很大。而且可以找到更简单的方案。
方案二采用一片CY7C68013A单片机进行设计。该方案实现相对简单，对USB接口的适配不需要额外的硬件和逻辑电路，大大降低了硬件设计难度，但由于与之配套的上位机应用软件设计复杂，不适合我们的专业背景。如果要单片机来进行设计，设计总体难度也会非常大，而且很容易出现BUG从而影响配置过程。
上面两种方案都不适合本设计，所以设计中不会使用方案一和二。
方案三采用FT245BM与CPLD进行设计。该方案采用USB控制芯片FT245BM，然后采用CPLD协调各模式下的配置。 FT245BM的主要功能是进行USB和并行I/O口之间的协议转换。中间的转换工作全部由芯片自动完成,开发者无须考虑固件的设计。
方案四使用FT2232D来进行设计。FT2232D一款USB到UART/FIFO的转换电路，是FTDI公司继第二代FT232BM、FT245BM之后的第三代产品，集成了两片BM芯片的功能。功能与FT245BM相近。
通过对比FT245BM和FT2232D发现，二者功能比较相近。不过FT2232D功能更为强大，它不需要CPLD进行辅助控制，数据流出来之后就符合JTAG标准。而且他集成了两片BM芯片功能，可同时对两个设备进行配置。所以虽然方案三和方案四都可以作为本设计的主导方案，但是后者更为简单，所以决定采用方案四来进行设计。
