[发明专利]基于重构的FPGA多余度实现方法

说明书

本发明公开了一种基于重构的FPGA多余度实现方法，该方法首先生成各余度模块FPGA配置数据，统计配置数据长度、确定超时参数，然后建立余度切换表并根据该表组建余度切换模块，生成余度切换模块FPGA配置数据，之后将配置数据整合后烧写到FPGA配置芯片中；余度切换模块根据余度切换表配置看门狗、进行余度调度，使用指定的余度模块配置数据配置FPGA并运行，当所选余度发生故障时重新返回余度切换模块进行余度选择，直至所有余度失效。本发明方法采用重构方式实现单FPGA的多余度，与非重构方式相比，避免了FPGA硬件成本的增加，降低了对输入数据的传输协议要求，增加了系统设计的灵活性，使用户可建立更为可靠的多余度系统。

技术领域

本发明属于FPGA多余度实现领域，涉及一种基于重构的FPGA多余度实现方法。

背景技术

余度技术是提高系统工作可靠性的一种重要手段,由于FPGA具有良好的可定制性，可满足多样化的余度切换需求，因此在多余度系统中得到了广泛应用。传统的基于FPGA的多余度系统采用非重构的单FPGA或多FPGA两种实现方式，其中单FPGA实现方式是将多路采用相同或类似协议传输的数据同时送入FPGA中，FPGA对各路数据进行正确性判断并据此进行系统控制和数据选择。多FPGA实现方式则是采用2个或更多的FPGA芯片构成硬件冗余，当某个FPGA工作异常时自动切换到另一个FPGA，从而保证系统的正常工作。

以上两种实现方式达到了提高系统可靠性的目的，在一定程度上满足了系统的余度设计需求，但存在以下问题：单FPGA实现方式要求输入的数据采用相同或类似的传输协议，如果传输协议不同，则FPGA需要针对每种协议建立不同的硬件处理逻辑，从而需要更大规模的FPGA和配置芯片，增加硬件成本；多FPGA实现方式不仅增加了硬件成本，还由于FPGA间控制和判断逻辑的引入而在一定程度上增加了系统的故障率。

发明内容

(一)发明目的

本发明的目的是：为避免FPGA多余度实现中硬件成本的增加，增加系统设计的灵活性，提供一种基于重构的FPGA多余度实现方法。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供一种基于重构的FPGA多余度实现方法，其包括以下步骤：

1)生成各余度模块FPGA配置数据，统计配置数据长度，确定超时参数；

2)根据步骤1)的统计数据建立余度切换表；

3)根据余度切换表组建余度切换模块，生成余度切换模块FPGA配置数据；

4)配置数据整合烧写；

5)余度切换模块配置看门狗，调度余度模块；

6)使用指定的余度模块配置数据配置FPGA并运行；

7)重复步骤5)和步骤6)，直至所有余度失效；

所述步骤1)中，所述各余度模块是用户在每个余度中要实现的具体功能，通过在原用户期望功能的基础上添加看门狗子模块实现；看门狗子模块是FPGA开发环境提供的带有看门狗功能的IP核，带有看门狗复位信号，如果某余度模块在一定时间内没有将看门狗复位信号置为有效，则看门狗复位超时，表明该余度所实现的功能出现故障，需要进行余度切换；