[发明专利]一种基于串行方式的FPGA远程加载电路

说明书

本发明公开了一种基于串行方式的FPGA远程加载电路，其特征在于，所述FPGA远程加载电路包括：RS‑485串行通信电路、Spartan6FPGA芯片、Virtex5FPGA芯片、PROM非易失性存储器和NOR FLASH非易失性存储器；所述RS‑485串行通信电路、PROM非易失性存储器和NOR FLASH非易失性存储器分别与所述Spartan6FPGA芯片，所述Spartan6FPGA芯片与Virtex5FPGA芯片相连；本FPGA远程加载电路所连接的系统在上电后，Spartan6FPGA芯片基于系统的硬件配置通过PROM非易失性存储器的预制信息完成加载配置；并当Spartan6FPGA芯片接收到来自RS‑485串行通信电路的配置指令后，实现对主FPGA芯片Virtex5FPGA芯片的远程在线加载。

技术领域

本发明属于FPGA动态重构技术领域，主要实现了一种基于RS-485串行总线的FPGA远程加载电路。

背景技术

FPGA(Field Programmable Gate Array)即现场可编程门阵列已成为当前数字系统领域的主流平台之一。目前主流FPGA产品都是基于SRAM工艺来实现的。这种工艺的优点是可以用较低的成本来实现较高的密度及性能，缺点是掉电后FPGA会失去所有的配置，需要每次上电后重新加载配置。FPGA重新配置是通过加载FPGA外部非易失性存储器如PROM、FLASH中的配置数据到FPGA内部的存储器来实现的。

目前常用的配置加载方式都可以归纳两大类：串行加载方式和并行加载方式。串行加载方式一般选用PROM、串行FLASH作为配置存储器，常用方式有Master Serial、SlaveSerial等。其优点是使用最少的FPGA引脚便可完成加载；并行加载方式一般选用NOR FLASH作为配置存储器，常用方式有Master BPI-UP等。并行方式一般采用8-bit、16-bit位宽的并行接口，其优点是加载速度较串行方式有了很大的提高。以上两种加载方式的加载数据一般通过JTAG接口将加载数据烧写到非易失性存储器中，但加载电缆的总长度一般不得高于2米。对于使用FPGA的系统而言，不论产品的研发阶段或是后期维护都不可避免地需要频繁更新FPGA程序。

然而对于不方便靠近的机载设备或者是安装在相对复杂的机械结构里不方便短距离加载的设备而言，这种方式的程序更新就会显得非常麻烦。

发明内容

由于通过JTAG接口对FPGA进行加载和配置在远距离环境下或者安装结构复杂的情况下存在很大的障碍和不便。本发明的目的在于，为克服现有技术缺陷，提供了一种基于串行方式的FPGA远程加载电路，可以实现FPGA程序的远程加载，同时可根据系统功能的变化进行升级，实现程序的远程动态重构。

本发明目的通过下述技术方案来实现：

一种基于串行方式的FPGA远程加载电路，所述FPGA远程加载电路包括：RS-485串行通信电路、Spartan6 FPGA芯片、Virtex5 FPGA芯片、PROM非易失性存储器和NOR FLASH非易失性存储器；所述RS-485串行通信电路、PROM非易失性存储器和NOR FLASH非易失性存储器分别与所述Spartan6 FPGA芯片，所述Spartan6 FPGA芯片与Virtex5 FPGA芯片相连；本FPGA远程加载电路所连接的系统在上电后，Spartan6 FPGA芯片基于系统的硬件配置通过PROM非易失性存储器的预制信息完成加载配置；并当Spartan6 FPGA芯片接收到来自RS-485串行通信电路的配置指令后，实现对主FPGA芯片Virtex5 FPGA芯片的远程在线加载。

根据一个优选的实施方式，所述Spartan6 FPGA芯片基于接收到来自RS-485串行通信电路的配置指令，将所述Virtex5 FPGA芯片配置为从串模式加载或从并模式的并行加载。