[发明专利]一种基于FPGA与ARM的远程实验系统及设计方法

摘要

本发明公布了一种基于FPGA与ARM的远程实验系统及设计方法，本发明由服务器、多个PC客户端和多个ARM客户端组成；ARM客户端的硬件基础为FPGA远程实验板卡，由ARM电路模块、FPGA及其实验外设构成，FPGA的被动配置接口与ARM连接，FPGA的IO引脚一部分连接实验外设实物，一部分连接到ARM，定义为仿真外设；由ARM客户端具体实现FPGA的远程配置与实验交互；连接通道是：PC客户端服务器ARM客户端FPGA远程实验板卡。本发明实现了远程硬件实验的双向交互，且满足了本地实验和远程实验的双重需求。

主权项

1.一种基于FPGA的远程实验系统，其特征在于：系统基于Internet网和C/S架构，由服务器、多个PC客户端和多个ARM客户端组成，连接的网络拓扑结构是星形连接，使用基于TCP/IP协议的自定义应用层协议；其ARM客户端的硬件基础为FPGA远程实验板卡，由ARM及其外围电路、FPGA及其实验外设构成，FPGA的被动配置接口与ARM连接，用以实现FPGA程序的远程配置；FPGA的IO引脚一部分连接实验外设，一部分连接到ARM，定义为仿真外设；PC客户端和FPGA远程实验板卡之间的连接通道是：远程FPGA实验的远程配置，是将FPGA的实验程序，下载到远程的FPGA实验板卡，方法是：PC客户端将配置程序，经由服务器转发给配对的ARM客户端，ARM客户端程序将其存储于ARM的NAND Flash中；然后ARM客户端程序打开该配置文件，每读取一个字节，就按照FPGA的从串模式或者PS模式的时序将字节逐位写入FPGA；直至将配置文件全部读取并写入FPGA，则配置结束；远程实验实现的是双向交互，数据采集与控制的实现方法是：(1)FPGA数据采集：在PC客户端和ARM客户端建立连接后，ARM客户端定时采集FPGA的仿真输出外设对应的输出引脚状态(0、1)，按照自定义的应用层协议，打包传递给PC客户端；PC客户端将这些FPGA输出引脚的状态定义为仿真输出外设，以可视化图形的形式，将仿真输出外设的状态，展现在PC客户端用户画面上；(2)FPGA引脚控制：用户在PC客户端用户画面上，改变图形化的仿真输入设备的状态，按照自定义的应用层协议，打包传递给ARM客户端；ARM客户端程序将仿真输入设备的状态，变成0或1，控制ARM输出到FPGA的对应输入引脚。