本申请涉及FPGA技术领域，特别涉及一种FPGA配置数据下载装置及方法。
背景技术：
目前，对FPGA(现场可编程门阵列，FieldProgrammableGateArray)进行配置数据更新大部分采用连接外部数据下载线的方式，具体通过连接外部数据下载线将配置数据下载至FPGA的配置芯片，由FPGA从配置芯片中读取相应的配置数据，完成更新。
但是，在某些特殊配置数据下载场合(比如内置FPGA的设备安装在较高位置或是安装在大型机柜内部)，工作人员不易操作到设备的FPGA数据下载口，若要操作到设备的FPGA数据下载口，完成外部数据下载线的连接，需要工作人员进行大量的工作(比如，攀爬到较高位置或对大型机柜内的器件进行拆卸以操作到FPGA数据下载口)，延长了FPGA配置数据下载的总时间，导致FPGA配置数据更新效率低。
技术实现要素：
为解决上述技术问题，本申请实施例提供一种FPGA配置数据下载装置及方法，以达到减少工作量，从而缩短FPGA配置数据下载的总时间，提高FPGA配置数据更新效率的目的，技术方案如下：
一种现场可编程门阵列FPGA配置数据下载装置，包括：紫蜂ZigBee控制电路、切换电路、FPGA电路和配置芯片；
所述ZigBee控制电路的第一控制端与所述切换电路的第一端相连，所述ZigBee控制电路的第二控制端与所述FPGA电路相连，所述ZigBee控制电路的输出端与所述切换电路的第二端相连；
所述切换电路的第三端与所述配置芯片相连，所述切换电路的第四端与所述FPGA电路相连；
所述ZigBee控制电路，用于接收ZigBee无线信号，并对所述ZigBee无线信号进行解析，若解析出所述ZigBee无线信号中不含有FPGA配置数据，则丢弃所述ZigBee无线信号，若解析出所述ZigBee无线信号中含有FPGA配置数据，则控制所述切换电路将所述ZigBee控制电路与所述配置芯片导通连接，通过所述切换电路将所述FPGA配置数据传输至所述配置芯片，在将所述FPGA配置数据传输完毕后，控制所述切换电路将所述FPGA电路与所述配置芯片导通连接，并发送复位信号至所述FPGA电路，以使所述FPGA电路从所述配置芯片中读取所述FPGA配置数据；
所述切换电路，用于通过切换实现所述配置芯片与所述ZigBee控制电路的连接或所述FPGA电路与所述配置芯片的连接；
所述配置芯片，用于存储所述FPGA配置数据。
优选的，所述ZigBee控制电路包括：印制电路板PCB天线、ZigBee控制器和阻抗电路；
所述PCB天线与所述阻抗电路的第一端相连，所述阻抗电路的第二端与所述ZigBee控制器的RF射频外设接口相连。
优选的，所述切换电路包括：第一继电器、第二继电器、第三继电器、第四继电器、第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管和第四MOS管；
所述第一MOS管的栅极、所述第二MOS管的栅极、所述第三MOS管的栅极和所述第四MOS管的栅极作为所述切换电路的第一端，均与所述ZigBee控制电路的第一控制端相连；
所述第一继电器的第一端与所述ZigBee控制器的SPI总线接口的第一管脚相连，所述第二继电器的第一端与所述ZigBee控制器的SPI总线接口的第二管脚相连，所述第三继电器的第一端与所述ZigBee控制器的SPI总线接口的第三管脚相连，所述第四继电器的第一端与所述ZigBee控制器的SPI总线接口的第四管脚相连；
所述第一继电器的第一端、所述第二继电器的第一端、所述第三继电器的第一端和所述第四继电器的第一端作为所述切换电路的第二端；
所述ZigBee控制器的SPI总线接口的第一管脚、所述ZigBee控制器的SPI总线接口的第二管脚、所述ZigBee控制器的SPI总线接口的第三管脚和所述ZigBee控制器的SPI总线接口的第四管脚作为所述ZigBee控制电路的输出端；
所述第一继电器的第二端与所述FPGA电路的SPI总线接口的第一管脚相连，所述第二继电器的第二端与所述FPGA电路的SPI总线接口的第二管脚相连，所述第三继电器的第二端与所述FPGA电路的SPI总线接口的第三管脚相连，所述第四继电器的第二端与所述FPGA电路的SPI总线接口的第四管脚相连；
所述第一继电器的第三端与所述第一MOS管的漏极相连，所述第二继电器的第三端与所述第二MOS管的漏极相连，所述第三继电器的第三端与所述第三MOS管的漏极相连，所述第四继电器的第三端与所述第四MOS管的漏极相连；
所述第一继电器的第四端、所述第二继电器的第四端、所述第三继电器的第四端和所述第四继电器的第四端均与电源相连；
所述第一继电器的第五端与所述配置芯片的SPI总线接口的第一管脚相连，所述第二继电器的第五端与所述配置芯片的SPI总线接口的第二管脚相连，所述第三继电器的第五端与所述配置芯片的SPI总线接口的第三管脚相连，所述第四继电器的第五端与所述配置芯片的SPI总线接口的第四管脚相连；
所述第一MOS管的源极、所述第二MOS管的源极、所述第三MOS管的源极和所述第四MOS管的源极分别接地。
优选的，所述阻抗电路包括：第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第五电容、第一电感线圈和第二电感线圈；
所述第三电容的第一端作为所述阻抗电路的第一端，与所述PCB天线相连，所述第三电容的第二端分别与所述第二电容的第一端和所述第二电感线圈的第一端相连；
所述第二电容的第二端分别与所述第一电感线圈的第一端和所述第一电容的第一端相连；
所述第二电感线圈的第二端分别与所述第四电容的第一端和所述第五电容的第一端相连；
所述第一电容的第二端和所述第四电容的第二端作为所述阻抗电路的第二端，与所述ZigBee控制器的RF射频外设接口相连；
所述第一电感线圈的第二端接地，所述第五电容的第二端接地。
优选的，所述ZigBee控制器为TI公司的CC2530芯片。
优选的，所述第一继电器、所述第二继电器、所述第三继电器和所述第四继电器均为欧姆龙公司G5V-1-DC3型号的继电器。
优选的，所述第一MOS管、所述第二MOS管、所述第三MOS管和所述第四MOS管均为IR公司IRLML6401型号的MOS管。
一种FPGA配置数据下载方法，用于FPGA配置数据下载装置，所述FPGA配置数据下载装置包括：ZigBee控制电路、切换电路、FPGA电路和配置芯片，所述方法包括：
所述ZigBee控制电路接收ZigBee无线信号；
所述ZigBee控制电路对所述ZigBee无线信号进行解析；
若解析出所述ZigBee无线信号中不含有FPGA配置数据，则丢弃所述ZigBee无线信号；
若解析出所述ZigBee无线信号中含有FPGA配置数据，则控制所述切换电路将所述ZigBee控制电路与所述配置芯片导通连接，并通过所述切换电路将所述FPGA配置数据传输至所述配置芯片；
所述ZigBee控制电路将所述FPGA配置数据传输完毕后，控制所述切换电路将所述FPGA电路与所述配置芯片导通连接，并发送复位信号至所述FPGA电路，以使所述FPGA电路从所述配置芯片中读取所述FPGA配置数据。
与现有技术相比，本申请的有益效果为：
在本申请中，提供的FPGA配置数据下载装置采用ZigBee无线传输的方式，接收携带有FPGA配置数据的ZigBee无线信号，实现了对FPGA配置数据的更新。
由于不再需要连接外部数据下载线，因此在某些特殊配置数据下载场合不再需要进行大量的工作来进行外部数据下载线的连接，减少了工作量，从而缩短了FPGA配置数据下载的总时间，提高了FPGA配置数据更新效率。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请提供的FPGA配置数据下载装置的一种逻辑结构示意图；
图2是本申请提供的ZigBee控制电路的一种逻辑结构示意图；
图3是本申请提供的切换电路的一种电气原理示意图；
图4是本申请提供的ZigBee控制电路的一种电气原理示意图；
图5是本申请提供的FPGA配置数据下载方法的一种流程图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
实施例一
请参见图1，其示出了本申请提供的FPGA配置数据下载装置的一种逻辑结构示意图，FPGA配置数据下载装置包括：ZigBee(紫蜂)控制电路11、切换电路12、FPGA电路13和配置芯片14。
ZigBee控制电路11的第一控制端与切换电路12的第一端相连，ZigBee控制电路11的第二控制端与FPGA电路13相连，ZigBee控制电路11的输出端与切换电路12的第二端相连。
切换电路12的第三端与配置芯片14相连，切换电路12的第四端与FPGA电路13相连。
ZigBee控制电路11，用于接收ZigBee无线信号，并对所述ZigBee无线信号进行解析，若解析出所述ZigBee无线信号中不含有FPGA配置数据，则丢弃所述ZigBee无线信号，若解析出所述ZigBee无线信号中含有FPGA配置数据，则控制切换电路12将ZigBee控制电路11与配置芯片14导通连接，通过切换电路12将FPGA配置数据传输至配置芯片14，在将FPGA配置数据传输完毕后，控制切换电路12将FPGA电路13与配置芯片14导通连接，并发送复位信号至FPGA电路13，以使FPGA电路13从配置芯片14中读取所述FPGA配置数据。
切换电路12，用于通过切换实现配置芯片14与ZigBee控制电路11的连接或FPGA电路13与配置芯片14的连接。
配置芯片14，用于存储FPGA配置数据。
在本申请中，提供的FPGA配置数据下载装置采用ZigBee无线传输的方式，接收携带有FPGA配置数据的ZigBee无线信号，实现了对FPGA配置数据的更新。
由于不再需要连接外部数据下载线，因此在某些特殊配置数据下载场合不再需要进行大量的工作来进行外部数据下载线的连接，减少了工作量，从而缩短了FPGA配置数据下载的总时间，提高了FPGA配置数据更新效率。
进一步的，采用本申请提供的FPGA配置数据下载装置进行FPGA配置数据下载时，不会占用与FPGA电路13相关的其它功能电路(如CPU、DSP、以太网)，保证FPGA电路13所属系统可靠的运行。
在本实施例中，ZigBee控制电路11具体包括：PCB(印制电路板，PrintedCircuitBoard)天线111、ZigBee控制器U1和阻抗电路112，如图2所示。
PCB天线111与所述阻抗电路112的第一端相连，所述阻抗电路112的第二端与所述ZigBee控制器U1的RF射频外设接口相连。
其中，RF射频外设接口包括RF_P管脚和RF_N管脚。
PCB天线111，作为接收终端和发送终端，用于接收ZigBee无线信号。
ZigBee控制器U1，用于对PCB天线111接收到的ZigBee无线信号进行解析，若解析出所述ZigBee无线信号中不含有FPGA配置数据，则丢弃所述ZigBee无线信号，若解析出所述ZigBee无线信号中含有FPGA配置数据，则控制所述切换电路12将ZigBee控制电路11与配置芯片14导通连接，通过所述切换电路12将所述FPGA配置数据传输至所述配置芯片14，在将所述FPGA配置数据传输完毕后，控制所述切换电路12将FPGA电路13与配置芯片14导通连接，并发送复位信号至所述FPGA电路13，以使所述FPGA电路13从所述配置芯片14中读取所述FPGA配置数据。
阻抗电路112，用于对ZigBee控制电路11的阻抗进行调整，保证携带有FPGA配置数据的ZigBee无线信号能够进行最有效的传输。阻抗电路112具体将ZigBee控制电路11的阻抗调整到50欧姆，同时需要保证PCB天线111阻抗为50欧姆。
在本实施例中，在将PCB天线111、阻抗电路112、ZigBee控制器U1、切换电路12、FPGA电路13、配置芯片14共同布置在同一块电路板上时，PCB天线111可以布置在电路板的边缘。
在上述FPGA配置数据下载装置中，切换电路12具体可以包括：第一继电器RL1、第二继电器RL2、第三继电器RL3、第四继电器RL4、第一MOS管Q1、第二MOS管Q2、第三MOS管Q3和第四MOS管Q4。
所述第一MOS管Q1的栅极、所述第二MOS管Q2的栅极、所述第三MOS管Q3的栅极和所述第四MOS管Q4的栅极作为所述切换电路12的第一端，均与所述ZigBee控制电路11的第一控制端P1相连。
所述第一继电器RL1的第一端10与所述ZigBee控制器U1的SPI总线接口的第一管脚MI相连，所述第二继电器RL2的第一端10与所述ZigBee控制器U1的SPI总线接口的第二管脚C相连，所述第三继电器RL3的第一端10与所述ZigBee控制器U1的SPI总线接口的第三管脚SS相连，所述第四继电器RL4的第一端10与所述ZigBee控制器U1的SPI总线接口的第四管脚MO相连。
所述第一继电器RL1的第一端10、所述第二继电器RL2的第一端10、所述第三继电器RL3的第一端10和所述第四继电器RL4的第一端10作为所述切换电路12的第二端；所述ZigBee控制器U1的SPI总线接口的第一管脚MI、所述ZigBee控制器U1的SPI总线接口的第二管脚C、所述ZigBee控制器U1的SPI总线接口的第三管脚SS和所述ZigBee控制器U1的SPI总线接口的第四管脚MO作为ZigBee控制电路11的输出端。
所述第一继电器RL1的第二端1与所述FPGA电路13的SPI总线接口的第一管脚DATA相连，所述第二继电器RL2的第二端1与所述FPGA电路13的SPI总线接口的第二管脚DCLK相连，所述第三继电器RL3的第二端1与所述FPGA电路13的SPI总线接口的第三管脚nCSO相连，所述第四继电器RL4的第二端1与所述FPGA电路13的SPI总线接口的第四管脚ASDO相连。
所述第一继电器RL1的第三端9与所述第一MOS管Q1的漏极相连，所述第二继电器RL2的第三端9与所述第二MOS管Q2的漏极相连，所述第三继电器RL3的第三端9与所述第三MOS管Q3的漏极相连，所述第四继电器RL4的第三端9与所述第四MOS管Q4的漏极相连。
所述第一继电器RL1的第四端2、所述第二继电器RL2的第四端2、所述第三继电器RL3的第四端2和所述第四继电器RL4的第四端2均与电源3.3V相连。
所述第一继电器RL1的第五端6与所述配置芯片14的SPI总线接口的第一管脚DATA相连，所述第二继电器RL2的第五端6与所述配置芯片14的SPI总线接口的第二管脚DCLK相连，所述第三继电器RL3的第五端6与所述配置芯片14的SPI总线接口的第三管脚nCS相连，所述第四继电器RL4的第五端6与所述配置芯片14的SPI总线接口的第四管脚ASDI相连。
所述第一MOS管Q1的源极、所述第二MOS管Q2的源极、所述第三MOS管Q3的源极和所述第四MOS管Q4的源极分别接地。
请参见图2和图3，对ZigBee控制电路11和切换电路12的原理进行说明，具体如下：
ZigBee控制器U1对PCB天线111接收到的ZigBee无线信号进行解析，若解析出所述ZigBee无线信号中不含有FPGA配置数据，则丢弃所述ZigBee无线信号，若解析出所述ZigBee无线信号中含有FPGA配置数据，ZigBee控制器U1首先将第二控制端P2置高，以告知FPGA电路13ZigBee控制器U1将要更新配置数据的消息。同时，ZigBee控制器U1将第一控制端P1置高，使第一MOS管、第二MOS管Q2、第三MOS管Q3和第四MOS管Q4导通，第一MOS管Q1、第二MOS管Q2、第三MOS管Q3和第四MOS管Q4导通使得第一继电器RL1、第二继电器RL2、第三继电器RL3和第四继电器RL4的3.3V供电导通，第一继电器RL1、第二继电器RL2、第三继电器RL3和第四继电器RL4均吸合。第一继电器RL1、第二继电器RL2、第三继电器RL3和第四继电器RL4吸合后，配置芯片14的SPI总线接口的四个管脚切换到ZigBee控制器U1的SPI总线接口的四个管脚(即配置芯片14的SPI总线接口的第一管脚DATA与ZigBee控制器U1的SPI总线接口的第一管脚MI导通，配置芯片14的SPI总线接口的第二管脚DCLK与ZigBee控制器U1的SPI总线接口的第二管脚C导通，配置芯片14的SPI总线接口的第三管脚nCS与ZigBee控制器U1的SPI总线接口的第三管脚SS导通，配置芯片14的SPI总线接口的第四管脚ASDI与ZigBee控制器U1的SPI总线接口的第四管脚MO导通)，ZigBee控制器U1通过SPI总线，将接收到的FPGA配置数据发送到配置芯片14。
ZigBee控制器U1在将所述FPGA配置数据传输完毕后，ZigBee控制器U1将第二控制端P2置低，第二控制端P2置低的信号作为复位信号，通知FPGA电路13配置数据更新完成，FPGA电路13在接收到第二控制端P2置低信号时，可以进行重启，运行新的配置数据。FPGA电路13进行重启的同时，ZigBee控制器U1将第一控制端P1置低，使第一MOS管Q1、第二MOS管Q2、第三MOS管Q3和第四MOS管Q4不导通，第一继电器RL1、第二继电器RL2、第三继电器RL3和第四继电器RL4断电，将配置芯片14的SPI总线接口的四个管脚切换到FPGA电路13的SPI总线接口的四个管脚(即配置芯片14的SPI总线接口的第一管脚DATA与FPGA电路13的SPI总线接口的第一管脚DATA导通，配置芯片14的SPI总线接口的第二管脚DCLK与FPGA电路13的SPI总线接口的第二管脚DCLK导通，配置芯片14的SPI总线接口的第三管脚nCS与FPGA电路13的SPI总线接口的第三管脚nCSO导通，配置芯片14的SPI总线接口的第四管脚ASDI与FPGA电路13的SPI总线接口的第四管脚ASDO导通)，使FPGA电路13可以从配置芯片14读取新的FPGA配置数据。
需用说明的是，在不进行FPGA配置数据更新时，第一继电器RL1、第二继电器RL2、第三继电器RL3和第四继电器RL4常处于断电状态，FPGA电路13与配置芯片14之间导通。
在本实施例中，图2示出的阻抗电路112的具体结构可以参见图4，阻抗电路112包括：第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、第五电容C5、第一电感线圈L1和第二电感线圈L2。
所述第三电容C3的第一端作为所述阻抗电路112的第一端，与所述PCB天线111相连，所述第三电容C3的第二端分别与所述第二电容C2的第一端和所述第二电感线圈L2的第一端相连。
所述第二电容C2的第二端分别与所述第一电感线圈L1的第一端和所述第一电容C1的第一端相连。
所述第二电感线圈L2的第二端分别与所述第四电容C4的第一端和所述第五电容C5的第一端相连。
所述第一电容C1的第二端和所述第四电容C4的第二端作为所述阻抗电路112的第二端，与所述ZigBee控制器U1的RF射频外设接口相连。
所述第一电感线圈L1的第二端接地，所述第五电容C5的第二端接地。
在上述FPGA配置数据下载装置中，ZigBee控制器U1具体可以为TI公司的CC2530芯片。TI公司的CC2530芯片具有RF射频外设接口和SPI总线接口，具有低功耗的特点。
第一继电器RL1、所述第二继电器RL2、所述第三继电器RL3和所述第四继电器RL4均可以为欧姆龙公司G5V-1-DC3型号的继电器。其中，欧姆龙公司G5V-1-DC3型号的继电器具有体积小、灵敏度高和线圈功率低的特点。
第一MOS管Q1、所述第二MOS管Q2、所述第三MOS管Q3和所述第四MOS管Q4均可以为IR公司IRLML6401型号的MOS管。
在本实施例中，FPGA配置数据下载装置中的ZigBee控制器U1使用TI公司的CC2530芯片、低成本的PCB天线111以及欧姆龙公司G5V-1-DC3型号的继电器，有效的控制了成本，并降低了电路的功耗。
实施例二
在本实施例，提供了一种FPGA配置数据下载方法，用于实施例一示出的FPGA配置数据下载装置，请参见图5，其示出了FPGA配置数据下载方法的一种流程图，可以包括以下步骤：
步骤S51：ZigBee控制电路接收ZigBee无线信号。
步骤S52：ZigBee控制电路对所述ZigBee无线信号进行解析。
步骤S53：若解析出所述ZigBee无线信号中不含有FPGA配置数据，则丢弃所述ZigBee无线信号。
步骤S54：若解析出所述ZigBee无线信号中含有FPGA配置数据，则控制所述切换电路将所述ZigBee控制电路与所述配置芯片导通连接，并通过所述切换电路将所述FPGA配置数据传输至所述配置芯片。
步骤S55：ZigBee控制电路将所述FPGA配置数据传输完毕后，控制所述切换电路将所述FPGA电路与所述配置芯片导通连接，并发送复位信号至所述FPGA电路，以使所述FPGA电路从所述配置芯片中读取所述FPGA配置数据。
需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。对于装置类实施例而言，由于其与方法实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上对本申请所提供的一种FPGA配置数据下载装置及方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。