一种多信号处理设备及其对FPGA程序的远程升级方法与流程

本发明涉及嵌入式以太网通信和与fpga的专用接口通信领域，尤其是涉及一种多信号处理设备及其对fpga程序的远程升级方法。具体涉及到stm32芯片与操作系统的tcp大数据量通信和stm32与fpga的程序下载接口。

背景技术：

对fpga的程序升级一般使用专用烧写器下载程序完成，这种情况下一般需要进入到现场与设备直接连线，而且设备在设计时就需要预留专用的接口。或者使用第三方的专门软件通过专门的接口进行升级，由于工具的限制，这些都很难做到远程升级。有时候现场的环境比较特殊，难以进入或者设备特殊的要求无法预留外接接口，这时只能通过断电后将设备拆开或者转移后才能进行程序升级，因此能够实现在上位机软件界面通过指令对fpga程序进行升级是很有必要的。

技术实现要素：

鉴于现有技术的现状及存在的问题，本发明提供一种多信号处理设备及其对fpga程序的远程升级方法。本发明的目的就是要通过远程客户端软件对设备中的fpga程序进行下载，从而较为方便的更新设备的功能。

本发明采取的技术方案是：一种多信号处理设备，其特征在于，所述多信号处理设备是一块设有zynq主控芯片和四个amc槽位的承载板卡，每个amc槽位插入一块amc板卡，每个amc板卡上设有两片xilinx公司的fpga芯片和一片stm32控制芯片，fpga芯片与stm32控制芯片通过selectmap接口连接，四个stm32控制芯片分别通过tcp接口与lanswitch局域网交换芯片连接，lanswitch局域网交换芯片通过tcp接口分别连接所述的zynq主控芯片以及上位机。

所述的每个amc板卡上的两片fpga芯片分别通过13个gpio与stm32控制芯片连接，13个gpio包括init管脚、rdwr_b管脚、programb管脚、csi_b管脚、cclk管脚以及8个数据传输data[7:0]管脚，通过这些管脚实现fpga程序下载的基于控制时钟的非连续selectmap数据下载时序。

一种采用多信号处理设备对fpga程序的远程升级方法，其特征在于，有如下步骤：

一、通过设置相关配置参数生成后缀为.bin的二进制fpga程序文件；

二、fpga程序文件由上位机通过lanswitch局域网交换芯片经tcp接口传给zynq主控芯片；

三、zynq主控芯片接收文件并保存在本地，并保存多个版本的文件用于调试；

四、上位机通过向zynq主控芯片发送指令选择其中一个版本程序下载到fpga芯片；

五、zynq主控芯片选择上位机所指定版本的程序，将文件内容按每帧1k向stm32控制芯片发送；

六、stm32控制芯片接收程序文件数据，将每个字节通过selectmap时序传输给fpga芯片，直到所有程序下载完成，通过判断fpga的done管脚是否变为高电平，即可判断程序是否下载成功。

本发明的有益效果是：实现了xilinx公司k系列fpga芯片的程序远程下载，避免了维护人员必须到现场更新程序的麻烦，也为设备节省了外接接口。

附图说明

图1为本发明的多信号处理设备架构图；

图2为本发明的多信号处理设备连接原理图；

图3为本发明采用的基于控制时钟的非连续selectmap数据下载时序图；

图4为本发明的fpga程序配置流程图。

具体实施方式

以下结合实施例和附图对本发明作进一步说明。

本设备是一块包括zynq-030主控芯片和四个amc槽位的承载板，每个amc槽位插入一块amc板卡，每个amc板卡有两片xilinx公司的k系列的fpga芯片（k325t和k410t）以及一片stm32f429控制芯片，每片fpga芯片与stm32f429控制芯片通过13个gpio实现selectmap接口，四个槽位的amc卡完全一样，每个stm32f429控制芯片与zynq-030主控芯片是通过lanswitch局域网交换芯片连接，接口为tcp。这些单元构成本发明的硬件平台，如图1所示。

本发明的架构是由上位机控制设备中的zynq-030主控芯片，zynq-030主控芯片控制各amc板卡上的stm32f429控制芯片，stm32f429控制芯片通过gpio与fpga芯片相连接，这些gpio用于实现selectmap接口，控制链路均为tcp网络通信，如图2所示。

stm32f429控制芯片与fpga芯片连接的13个gpio包括init管脚、rdwr_b管脚、programb管脚、csi_b管脚、cclk以及8个数据传输data[7:0]管脚，通过这些管脚实现fpga程序下载的基于控制时钟的非连续selectmap数据下载时序（non-continuousselectmapdataloadingwithcontrolledcclk），如图3所示。

selectmap接口是xilinx公司为其fpga芯片设计的一种通过13个gpio实现程序下载的接口，该接口下载程序的时序有：8位宽连续selectmap数据下载时序（continuousx8selectmapdataloading）、基于free-running时钟的非连续selectmap数据下载时序（non-continuousselectmapdataloadingwithfree-runningcclk）和基于控制时钟的非连续selectmap数据下载时序（non-continuousselectmapdataloadingwithcontrolledcclk）三种。本发明选择第三种。

fpga的程序是后缀为.bin的二进制文件，该文件由fpga程序编译时设置相关配置参数生成，文件由上位机通过tcp接口传给zynq-030主控芯片，然后zynq-030主控芯片将文件保存在本地，本地可保存多个版本的文件用于调试，上位机通过指令可向fpga下载不同版本程序。zynq-030主控芯片将文件内容按每帧1k向stm32f429控制芯片发送，stm32f429控制芯片将每个字节通过selectmap时序传输给fpga芯片，直到所有程序下载完成，如图4所示。通过fpga芯片的的done管脚可以判断是否变为高电平，即可判断程序是否下载成功。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种多信号处理设备及其对FPGA程序的远程升级方法。设备是一块设有ZYNQ主控芯片和四个AMC槽位的承载板卡，每个AMC槽位插入一块AMC板卡，每个AMC板卡上设有两片Xilinx公司的FPGA芯片和一片STM32控制芯片，FPGA芯片与STM32控制芯片通过SelectMap接口连接，四个STM32控制芯片分别通过TCP接口与lanswitch局域网交换芯片连接，lanswitch局域网交换芯片通过TCP接口分别连接ZYNQ主控芯片以及上位机。本方法实现了Xilinx公司K系列FPGA芯片的程序远程下载，避免了维护人员必须到现场更新程序的麻烦，也为设备节省了外接接口。

技术研发人员：江彦;陈伟峰;孙静;刘佳
受保护的技术使用者：天津光电通信技术有限公司
技术研发日：2017.12.13
技术公布日：2018.03.20