[发明专利]一种FPGA远程更新装置及方法

说明书

技术领域

本发明主要涉及可编程逻辑器件技术领域，特指一种FPGA远程更新装置及方法。

背景技术

目前，可编程逻辑器件FPGA大量运用于工业中，用于数据采集，通信以及控制等方面。在研发和批量生产以及测试过程中，都会涉及FPGA逻辑程序的更新问题。现有的远程更新大多采用第三方的控制器：例如一片DSP或者一片CPLD或者FPGA来对需要升级的FPGA进行更新。目前与此相关的论文或专利有：

论文一《基于NiosII多片FPGA远程更新设计与实现》：本文突出了一种基于NiosII多片FPGA远程更新设计方法，通过以太网口和串口实现对FPGA配置文件的更新。重点介绍了设计与实现方案、硬件设计、软件设计。该方案解决了传统程序在线升级操作复杂、距离短等难以满足相关工程需求的问题，使得FPGA程序升级方便，提升了工作效率。但此设计主要在每个FPFA上构建NiosII软核，FPGA接通过以太网口连接PC机，多片FPGA通过串口传递程序文件。主要缺点是需要特殊厂家的特殊芯片，应用局限。多片FPGA采用串口相连，使得没有和以太网口相连的FPGA在更新速度上很慢。

专利一《一种基于处理器控制的FPGA配置程序远程更新系统及其方法》：本发明公开了一种基于处理器控制的FPGA配置程序远程更新系统及其方法，系统包括：处理器模块、FPGA 模块、SPI 存储器模块和缓冲器模块，处理器模块与SPI 存储器模块相连，处理器模块与通讯接口相连，SPI 存储器模块与FPGA模块相连，处理器模块还通过缓冲器模块与SPI存储器模块相连。当FPGA 模有配置程序需要更新时，上位机或终端通过通讯接口和处理器模块将FPGA 配置程序下载到SPI 存储器模块中，在Master SPI 模式下，FPGA 模块自动加载存储在SPI 存储器模块中的配置程序。该系统及其方法可实现远程更新FPGA 配置程序，并具有在非断电情况下在线更改配置程序的功能，特别适合现场应用。

专利二《一种FPGA 配置文件远程更新的方法及装置》：本发明公开了一种FPGA 配置文件远程更新的方法及装置。方法包括：CPU 控制多路模拟开关将CPU 与存储器建立连接，将存储器与FPGA 断开；CPU 更新存储器中存储的配置文件；在更新完成后，CPU 控制多路模拟开关断开CPU 与存储器之间的连接，将存储器与FPGA建立连接；CPU 触发FPGA 从存储器中导入更新后的配置文件，控制FPGA 配置更新后的配置文件。专利一和专利二均需要在FPGA和配置FLASH外额外增加缓冲模块和CPU。在只有FPGA情况下和FPGA内嵌配置FLASH时，需要增加元件数量和种类以及成本。

发明内容

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种结构简单、实现方便、成本低的FPGA远程更新装置，并基于此装置提供一种操作简便的FPGA远程更新方法。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种FPGA远程更新装置，包括FPGA模块，所述FPGA模块内部设有嵌入式处理器远程更新系统，所述嵌入式处理器远程更新系统包括通讯模块和远程更新模块，所述通讯模块分别与上位机和远程更新模块相连，所述远程更新模块与FPGA模块的配置FLASH相连。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述通讯模块接收上位机的命令和程序数据并发送至远程更新模块，同时将嵌入式处理器远程更新系统是否允许更新、更新进度以及回读的程序数据回传至上位机，所述远程更新模块将接收的命令进行解析，并对程序数据转换成适合配置FLASH的数据流和时钟流，进行配置FLASH数据的读写以及擦除。

所述通讯模块采用网口或串口或光纤。

所述通讯模块通过无线或网线或串口或USB口与所述上位机相连。

所述配置FLASH为FPGA内置或FPGA外置。

本发明还公开一种基于如上所述的FPGA远程更新装置的更新方法，步骤为：

S01、所述上位机向嵌入式处理器远程更新系统发送约定的程序更新指令，所述远程更新模块采集嵌入式处理器远程更新系统的状态，决定是否接收更新指令；

S02、当允许更新后，上位机下发数据帧，并经通讯模块发送至远程更新模块，远程更新模块进行数据帧的暂存，再按照配置FLASH的具体时序完成数据帧的更新。

作为上述技术方案的进一步改进：

步骤S02中，数据帧采用分页的形式，整页数据作为一个数据帧，所述上位机根据配置FLASH的实际页面数进行下发数字帧。