基于自定义接口实现FPGA内部存储空间读写操作的调试方法与流程

本发明涉及计算机硬件技术领域，尤其涉及一种基于自定义接口实现FPGA内部存储空间读写操作的调试方法。

背景技术：

在现有的计算机科学教学过程中，很多计算机硬件设计的课程都缺乏有效的调试手段，从而使得学生们常常将大量的时间用于调试设计缺陷，而没有足够的时间去理解教学内容。

鉴于此，有必要针对调试方法进行改进，以便于直接讲解教学过程。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种基于自定义接口实现FPGA内部存储空间读写操作的调试方法，可以便于学生们快速地定位设计问题，更好地理解教学内容。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种基于自定义接口实现FPGA内部存储空间读写操作的调试方法，包括：

由上位机调用驱动程序结构，来识别与其通过USB接口相连的转换板，再发送包含读/写命令以及相应地址的数据包给转换板；

所述转换板接收到数据包后进行解析，并转换成自定义的类SPI总线接口时序，再发送给FPGA芯片；

FPGA芯片解析接收到的类SPI总线接口时序，并根据解析结果做出相应的响应。

所述驱动程序结构为CY7C68013A的驱动程序结构，转换板芯片型号为：CY7C68013A。

该方法还包括：所述上位机初始化USB设备连接的转换板并读出供应商id和产品id。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，通过上位机直接对FPGA内部存储空间进行包含读写的调试操作，非常的方便和直观，也方便学生理解教学内容。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，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发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。

图1为本发明实施例提供的一种基于自定义接口实现FPGA内部存储空间读写操作的调试方法的示意图。

图2为本发明实施例提供的上位机与转换板通信数据包格式示意图。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，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，都属于本发明的保护范围。

本发明实施例提供一种基于自定义接口实现FPGA内部存储空间读写操作的调试方法，如图1所示，其主要包括：

由上位机调用驱动程序结构，来识别与其通过USB接口相连的转换板，再发送包含读/写命令以及相应地址的数据包给转换板；

所述转换板接收到数据包后进行解析，并转换成自定义的类SPI总线接口时序(可简称EJTAG接口)，再发送给FPGA芯片；

FPGA芯片解析接收到的类SPI总线接口时序，并根据解析结果做出相应的响应。

上述方案可以直接通过上位机对FPGA内部存储空间进行读写操作的工具，在CPU设计课程中是非常有效的调试方式。

本发明实施例中，上位机可以是XP系统的PC，其主要功能有：初始化板子上USB设备的连接、配置FPGA、内存回收(读取数据)、MEM测试(读写数据)。对于初始化USB设备的连接，同时需要获取供应商id和产品id，这些只需要通过对芯片厂家提供的lib进行封装即可实现。上位机的上述功能可以通过相应的程序来实现。

本发明实施例中，上位机最主要的功能就是对FPGA存储空间进行读写操作，需要先设置地址，再读取或写入相应地址的数据。上位机与转换板通信数据包格式如图2所示。

在上位机的程序开发中，首先需要用Visual Studio编写CyWrapper工程，该工程对驱动程序接口进行封装，编译生成DLL文件、LIB文件头文件(CyAPI.h)。接着建立Qt工程，通过调用CyAPI.h对DLL文件和LIB文件进行链接，利用界面工具设计界面，调用DLL里面的函数对FPGA的内部存储空间进行读写操作。上位机程序首先会初始化板子上USB设备的连接并读出供应商id和产品id，之后会提供配置FPGA、内存回收、MEM测试的功能。

本发明实施例中，驱动程序为CY7C68013A(可简称68013)的驱动程序结构，转换板芯片型号为：CY7C68013A。

转换板所要实现的各个功能也可以通过相应的固件程序来实现，比如固件程序负责连接上位机与实验箱(XC6SLX150)，接收上位机发来的数据包，并解析、模拟EJTAG接口时序，实现读写操作。FPGA程序实现EJTAG接口到并行RAM-like接口的转换，并提供一端可供读写的存储空间。

本发明实施例中，可以全部采用EP0端点进行通信；同时，地址、数据均为32bit位宽(占4个字节)。

本发明实施例的上述方案，通过上位机直接对FPGA内部存储空间进行包含读写的调试操作，非常的方便和直观，有助于学生理解教学内容。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。