专利名称：一种fpga/dsp嵌入式系统的启动方法
技术领域：
本发明涉及一种FPGA/DSP架构的嵌入式系统的启动方法，属于FPGA/DSP架构的嵌入式系统的软硬件设计领域。
背景技术：
FPGA/DSP架构的嵌入式系统作为一种典型的嵌入式系统，具有较强的逻辑控制能力和计算能力，在军事、医疗、工业等诸多场合下都有应用。通常，FPGA作为系统控制核心，控制外围数据的采集，处理以及实现各种通信协议，DSP为系统的计算核心，负责实现系统的核心算法，其通过EMIF和FPGA进行数据传递。然而，FPGA和DSP作为智能处理器件，其本身都不能存储应用程序，所以这种架构的嵌入式系统需要一片外部存储芯片用来存储 FPGA硬件配置数据和DSP的应用程序数据。当前，一般设计都选取外部并行FLASH芯片来完成这一工作。并行FLASH芯片的数据线和地址线会占据比较多的PCB布局布线资源，从而增加了 PCB布线复杂度和系统体积。
发明内容
本发明所解决的问题是针对传统的FPGA/DSP+FLASH架构的嵌入式系统的不足，提出一种FPGA/DSP+EPCS架构的嵌入式硬件平台，并给出系统启动方法。本发明的技术解决方案是一种FPGA/DSP架构的嵌入式系统的启动方法，所述FPGA/DSP嵌入式系统包括FPGA芯片、DSP芯片和EPCS芯片，所述启动方法的步骤如下(I)将所述FPGA芯片设置为主动配置模式，并使能FPGA芯片的远程配置功能，将DSP芯片设置为从SPI启动模式；(2)在FPGA芯片中实现NIOS II嵌入式软核处理器系统；(3)所述FPGA/DSP嵌入式系统上电之后，FPGA芯片通过主动配置模式完成第一次配置，所述NIOS II嵌入式软核处理器系统开始运行，(4)NIOS II嵌入式软核处理器系统通过SPI接口与DSP芯片建立通信；(5)NIOS II嵌入式软核处理器系统读取EPCS芯片中的DSP应用程序数据并且写入DSP芯片的RAM中，之后控制DSP芯片启动；￠) DSP芯片启动之后，NIOS II嵌入式软核处理器系统发起FPGA芯片重新配置命令，FPGA芯片通过EPCS芯片中的用户FPGA配置数据完成第二次配置，即FPGA/DSP架构的嵌入式系统完成启动。所述EPCS芯片中预置有DSP应用程序数据和用户FPGA配置数据。本发明与现有技术相比的有益效果是相对于传统FPGA/DSP+FLASH架构的嵌入式硬件平台，发明灵活运用各类器件的有益特性，提出一种FPGA/DSP+EPCS架构的嵌入式硬件平台，并给出系统启动的方法，在保证此类嵌入式硬件平台优越性能的同时，降低了板级PCB布线的复杂度和产品的体积。
图1为本发明系统硬件结构框2为EPCS16中的程序地址分配3为本发明方法流程4为NIOS II与DSP建立连接流程5为NIOS II与DSP确定连接流程6为section load命令格式
图7为DSP_APP数据格式图8为jump close命令格式
具体实施例方式下面结合附图对本发明的具体实施方式
进行进一步的详细描述。图1为本发明采用的硬件结构。FPGA/DSP嵌入式系统包括FPGA芯片、DSP芯片和EPCS芯片，本法发明选用ALTERA公司的cycloneIII系列FPGA芯片，该系列FPGA支持远程配置技术。选用TI公司的C67XX系列DSP芯片，该系列DSP芯片支持从模式SPI启动方式。FPGA专用配置芯片选用EPCS16，用来存储FPGA硬件配置数据和DSP应用程序数据，其具有16Mbit的存储空间。如图3所示，本发明提供了一种FPGA/DSP架构的嵌入式系统的启动方法，FPGA/DSP嵌入式系统包括FPGA芯片、DSP芯片和EPCS芯片，EPCS芯片中预置有DSP应用程序数据和用户FPGA配置数据；启动方法的步骤如下(I)将所述FPGA芯片设置为主动配置模式，并使能FPGA芯片的远程配置功能，将DSP芯片设置为从SPI启动模式；(2)在FPGA芯片中实现NIOS II嵌入式软核处理器系统；(3)所述FPGA/DSP嵌入式系统上电之后，FPGA芯片通过主动配置模式完成第一次配置，所述NIOS II嵌入式软核处理器系统开始运行，(4)NIOS II嵌入式软核处理器系统通过SPI接口与DSP芯片建立通信；(5)NIOS II嵌入式软核处理器系统读取EPCS芯片中的DSP应用程序数据并且写入DSP芯片的RAM中，之后控制DSP芯片启动；￠) DSP芯片启动之后，NIOS II嵌入式软核处理器系统发起FPGA芯片重新配置命令，FPGA芯片通过EPCS芯片中的用户FPGA配置数据完成第二次配置，即FPGA/DSP架构的嵌入式系统完成启动。基于Quartus II提供的SOPC builder构建NIOS II系统,如下表所示，
组件名称pel
cpu—ONIOS II Processor
jtaguartOJTAG UART
权利要求
1.一种FPGA/DSP架构的嵌入式系统的启动方法，其特征在于所述FPGA/DSP嵌入式系统包括FPGA芯片、DSP芯片和EPCS芯片，所述启动方法的步骤如下(1)将所述FPGA芯片设置为主动串行配置模式，并使能FPGA芯片的远程配置功能，将 DSP芯片设置为从SPI启动模式；(2)在FPGA芯片中实现NIOSII嵌入式软核处理器系统；(3)所述FPGA/DSP嵌入式系统上电之后，FPGA芯片通过主动串行配置模式完成第一次配置，所述NIOS II嵌入式软核处理器系统开始运行，(4)NIOSII嵌入式软核处理器系统通过SPI接口与DSP芯片建立通信；(5)NIOS II嵌入式软核处理器系统读取EPCS芯片中的DSP应用程序数据并且写入DSP 芯片的RAM中，之后控制DSP芯片启动；(6)DSP芯片启动之后，NIOSII嵌入式软核处理器系统发起FPGA芯片重新配置命令， FPGA芯片通过EPCS芯片中的用户FPGA配置数据完成第二次配置，即FPGA/DSP架构的嵌入式系统完成启动。
2.根据权利要求1所述的一种FPGA/DSP架构的嵌入式系统的启动方法，其特征在于 所述EPCS芯片中预置有DSP应用程序数据和用户FPGA配置数据。
全文摘要
一种FPGA/DSP嵌入式系统的启动方法，基于一种FPGA专用的主动串行配置芯片EPCS，通过嵌入式软核处理器NIOS II，控制完成FPGA的重配置和DSP的启动过程。相对于基于外部并行FLASH芯片的启动方法，降低了FPGA/DSP嵌入式系统的板级PCB布线复杂度和系统体积。
文档编号G06F9/445GK102999363SQ201210512838
公开日2013年3月27日 申请日期2012年11月30日 优先权日2012年11月30日
发明者阙兴涛, 王磊, 刘海涛, 汪守利, 王松, 董帅 申请人:北京遥测技术研究所, 航天长征火箭技术有限公司