[发明专利]一种数字信号处理平台中FPGA程序升级在线下载方法

说明书

技术领域

本发明属于FPGA技术领域。具体涉及一种数字信号处理平台中FPGA程序升级在线下载方法。

背景技术

随着技术的进步，FPGA得到飞速发展，无论是在卫星通信与地面通信领域，还是在自动化控制领域，FPGA都得到了广泛的应用。因为FPGA的可编程特性，对于产品的升级换代提供了方便之门，特别是在软件无线电领域数字信号处理场合中，能否便于现场升级，是否能够灵活性使用更是作为一项关键因素。当前软件无线电领域数字信号处理平台中使用的FPGA主要为Xilinx和Altera等公司的中高端FPGA，这些FPGA具有逻辑单元多，内置DSP模块多，速度快等特点适合做软件无线电的高速信号处理。数字信号处理平台中，一般具有一个X86架构的处理平台，作为上层命令与数据的存储与处理平台，主要实现上位机功能，对子板块的高速数字信号处理平台进行控制，这个时候FPGA的配置一般利用PROM存储二进制文件然后上电自动加载，而下载二进制文件到配置PROM中利用专用下载线，速度非常慢，据实际情况下载Virtex-5系列与Virtex-6系列FPGA的二进制文件一般需要30分钟左右，如果产品定型后，很不容易更新，一般要拆开产品再利用下载线进行下载，升级很不方便，而且不利于远程控制，人为的增加了产品的设计与制造成本。为了克服上述问题，避免产品升级过程中的不便，本发明设计了一种便捷的数字信号处理平台中FPGA程序升级在线下载方法。

中国专利文献库公布了一种名称为《FPGA在线配置方法》（专利申请号201010260441.7）的发明专利申请技术，该发明专利申请技术公开了一种FPGA在线配置方法，步骤包括：先用CPU分别连接存储有FPGA配置数据的存储器和FPGA，所述CPU的GPIO口连接FPGA的加载数据的PIN脚；再由CPU从存储器器中调取配置数据;最后，在被动串行PS模式下，通过控制GPIO口的时序关系来完成配置数据加载。使用本方法，可以在设计中既降低成本，实现代替价格昂贵的不可擦写和可擦写配置芯片，并使其达到了保密性和可升级的要求，随时通过简单的文件拷贝操作即可完成产品软件的升级更新。其不足之处在于该发明专利申请技术电路设计复杂，还要CPU软件开发，成本增加，设计复杂度也应为要开发CPU而变得更为复杂，配置速度慢，不能进行配置数据的存储，成本较高，特别在一些大系统中不能及时的更新程序，对产品的维护特别是产品使用过程中出现的bug修改具有很大的困难，对产品的后续升级带来了很多麻烦。

发明内容

为了解决数字信号处理平台中系统结构复杂，避免专门为FPGA配置设置一个嵌入式CPU导致增加了设计难度、加大设计工作量、而且也提升了设计成本、增加失败的风险，便于后续FPGA程序的bug的升级与维护，本发明提供了一种数字信号处理平台中FPGA程序升级在线下载方法。

本发明的数字信号处理平台中FPGA程序升级在线下载方法，其特点是在FPGA上实现，由硬件和控制软件组成，硬件中的X86架构模块通过通信总线与FPGA相连接，同时FPGA通过专用电路接口连接PROM，FPGA的其他接口组成功能接口，整个系统电压由电源供给；控制软件中的上位机软件存储在X86架构模块中，实现对FPGA 的控制及通过FPGA中的烧录文件程序与PROM的通信，并实现对PROM进行FPGA更新程序的在线下载；控制软件中的FPGA的烧录文件程序需要加载在功能程序中预先下载，在需要在线下载FPGA的更新程序时启动，配合上位机完成FPGA更新程序的在线下载，其操作流程为：

a） 利用FPGA专用下载线下载FPGA烧录文件到FPGA的PROM中；

b）  需要更新FPGA的程序的时候，打开并启动上位机软件，把需要下载的更新程序放入上位机软件中；

c） 上位机中的控制与算法软件计算出要该FPGA更新程序的大小，上位机中的上层控制软件把数据大小的值通过底层驱动软件发给FPGA，FPGA通过这个值来判断解锁与擦写的PROM存储空间；

d）  上层控制软件再控制底层驱动软件进而启动控制信号有效，通过底层驱动软件读解锁状态；

e） 擦除所需的PROM空间，直到所需存储空间都擦除；

f）  发送配置数据；

g） 读出正确的写数据状态，清除状态寄存器，判断是否达到数据大小的值，是则进入h），否则转回到f）；

h） 进入数据校验，上位机中的控制与算法软件进行CRC校验，然后上层控制软件判断是否校验完毕，若校验未完成则继续校验，若完成但是校验失败则需要进入e），否则进入下一步；