[发明专利]一种高可靠SRAM型FPGA在线升级方法及系统

权利要求书

1.一种高可靠SRAM型FPGA在线升级系统，其特征在于，该系统包括外部主机、升级通道、外部接口逻辑转换模块、通用在线升级模块和NorFlash，

所述外部主机用于向待升级的FPGA发送升级指令与程序数据，同时对升级的过程进行监控；

所述升级通道是实现外部主机与FPGA之间稳定数据交互的通道；

所述外部接口逻辑转换模块位于FPGA内部，位于所述通用在线升级模块的前端，实现升级通道数据协议同FPGA内部通用在线升级模块的接口协议转化，实现外部主机同通用在线升级模块之间的透明数据传输；

所述通用在线升级模块是受控根据升级应用程序状态机和升级备用程序状态机完成FPGA外部配置SPI/BPI接口NorFlash的在线升级；

所述NorFlash用于存储跳转头文件、备用程序文件和应用程序文件；

其中，

所述通用在线升级模块包括控制寄存器组、双端口存储器、控制逻辑模块、状态寄存器组和Flash编程逻辑模块，其中，

所述控制寄存器组连接所述外部接口逻辑转换模块和所述控制逻辑模块，用于实现升级全过程的控制；

所述双端口存储器连接所述外部接口逻辑转换模块和所述控制逻辑模块，用于存储升级数据，所述外部接口逻辑转换模块分包写入升级数据，所述控制逻辑模块读出升级数据包；

所述控制逻辑模块连接所述控制寄存器组、所述双端口存储器、所述状态寄存器组和所述Flash编程逻辑模块，包含完整的升级流程状态机，根据外部指令，接收升级数据，调用所述Flash编程逻辑模块，按照预设的步骤完成整个在线升级流程；所述升级流程状态机包括升级应用程序状态机和升级备用程序状态机；

所述状态寄存器组连接到所述外部接口逻辑转换模块和所述控制逻辑模块，表征升级的过程与状态；

所述Flash编程逻辑模块连接所述控制逻辑模块和所述NorFlash，对外提供BPI/SPI电气接口，包含BPI/SPI接口NorFlash编程状态机，完成FPGA外部配置SPI/BPI接口NorFlash的指定扇区擦除、全片擦除、扇区编程写入和数据回读；

所述跳转头文件区域内容共有两种状态，一是0xFF，此时FPGA加载备用程序段执行,二是包含上述特殊字符程序段的头文件，FPGA加载后执行，固定实现跳转至应用程序段加载执行；

Flash中的备用程序和应用程序均可正常启动工作，一次升级只升级其中一个程序。

2.如权利要求1所述的高可靠SRAM型FPGA在线升级系统，其特征在于，所述升级通道为EMIF、SRIO、Ethernet、PCIe或USB。

3.如权利要求1所述的高可靠SRAM型FPGA在线升级系统，其特征在于，所述控制寄存器组包括升级区域选择寄存器、升级使能寄存器、升级中止寄存器和软件版本记录寄存器；

所述升级区域选择寄存器用于选择升级备用镜像程序或应用镜像程序；

所述升级使能寄存器在使能后所述通用在线升级模块擦除0扇区与待升级的备用程序文件或应用程序文件区域，进入升级过程状态机等待外部升级数据；

所述升级中止寄存器在使能后，中止当前正在进行的升级过程，用于升级过程意外中断时重新进行升级使用；

所述软件版本记录寄存器用于受控写入备用程序文件与应用程序文件的软件版本，用作软件版本确认使用。

4.如权利要求1所述的高可靠SRAM型FPGA在线升级系统，其特征在于，所述状态寄存器组包括升级状态寄存器、当前启动镜像位置寄存器、升级进度条寄存器和双端口存储器写允许寄存器；

所述升级状态寄存器表征当前是否处于升级中，升级使能后，自动切换到升级中状态，升级成功后或执行升级中止操作后切换为正常状态，升级失败后切换为升级失败状态；

所述当前启动镜像位置寄存器表征当前设置条件下，FPGA启动时加载哪个程序镜像；

所述升级进度条寄存器表征当前升级的进度；

所述双端口存储器写允许寄存器根据当前双端口存储器中数据是否已经被读取，提供写允许标志,默认为写允许，升级使能寄存器有效后，变为写禁止，数据读取完成后再置位为写允许。