一种FPGA配置文件远程升级的方法与流程

本发明涉及电路设计领域，尤其是一种配置文件远程升级的解决方法。

背景技术：

在含有fpga的硬件电路的设计中，采用将fpga的jtag引到外部，通过fpga对配置flash进行烧写。该方法受限于jtag的长度，导致或需要破坏硬件的密闭环境，将jatg接口暴露出来，或需要升级设备就近放置，或需要电脑上安装相关的软件，方能实现升级功能。专利cn106547596中，描述了配置的软件流程方法，需要合并升级文件和配置文件，计算升级时间等，专利cn105159731a中列出了远程升级的硬件方案，但需要cpu、sram等的外部设备，增加硬件设计的复杂度，需依靠外部环境。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种fpga配置文件远程升级的方法。设计fpga和有配置flash的硬件电路通过网络或者其它接口与电脑相连接，实现配置文件的远程升级。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案的步骤是：

步骤1：fpga与配置flash通过flash的可读写的接口连接，进行交互数据，接口为flash的jtag或者地址数据接口，pc机与fpga通过网口进行数据交互，实现配置文件的传输；

步骤2：针对所选flash或者fpga生成默认启动程序，支持通过网口对配置flash的读写访问功能，并对flash的地址空间进行分区，如图2，分为启动头分区a，启动程序分区b和升级程序分区c，其中分区a的大小等于所选flash或者fpga跳转指令及启动指令的大小，分区b和分区c的大小应大于fpga的配置文件大小，其中分区b中存储默认启动程序，分区c中存储升级后的程序；

步骤3：上电后，将启动头和默认启动程序分别写入到分区a和分区b，在分区a内的程序执行跳转地址设置为start_addr，执行默认启动程序支持通过网口对配置flash进行读写操作；

步骤4：根据步骤2、3的设置，下电重启后，fpga默认从flash0地址执行完分区a的启动头后加载分区b中的程序；

步骤5：当需要升级时，即对fpga内执行的功能进行更新，fpga的配置文件发生变化需重新写入到flash时，pc机通过网口将配置文件写入到分区c中，配置文件即升级程序，升级程序除了包含电路需实现的相应功能外，还支持通过网口对配置flash的读写操作；

步骤6：当对分区c的数据写入完成后，进行数据校验，校验通过后，更改分区a的程序执行跳转地址，设置为update_addr；

步骤7：下电重新启动后，程序自动加载分区c配置文件的内容，同样支持远程升级；

若升级的过程中失败，因未对分区a、b的内容进行修改，下电重启仍可执行分区b中的程序，进行下次的重新升级。

本发明的有益效果在于解决了fpga这种需要使用jtag作为烧写工具时，因jtag要求的烧写距离短、需要特定的软件支持、需要特定的烧写线缆等问题，以及在安装到机箱或机柜内后，因需要使用jtag下载而导致的需要拆箱的问题。本发明的升级方式更灵活，且不受限于jtag的长度。

附图说明

图1为本发明的硬件连接图，

图2为本发明的flash空间划分示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

本发明仅需默认一个分区用于存放启动逻辑，后续升级文件加载到分区b中，并可通过网口显示升级进度，保证可靠性且简单。

步骤1：fpga与配置flash通过flash的可读写的接口连接，进行交互数据，接口为flash的jtag或者地址数据接口，pc机与fpga通过网口进行数据交互，实现配置文件的传输；

步骤2：针对所选flash或者fpga生成默认启动程序，支持通过网口对配置flash的读写访问功能，并对flash的地址空间进行分区，如图2，分为启动头分区a，启动程序分区b和升级程序分区c，其中分区a的大小等于所选flash或者fpga跳转指令及启动指令的大小，分区b和分区c的大小应大于fpga的配置文件大小，其中分区b中存储默认启动程序，分区c中存储升级后的程序；

步骤3：上电后，将启动头和默认启动程序分别写入到分区a和分区b，在分区a内的程序执行跳转地址设置为start_addr，执行默认启动程序支持通过网口对配置flash进行读写操作；

步骤4：根据步骤2、3的设置，下电重启后，fpga默认从flash0地址执行完分区a的启动头后加载分区b中的程序；

步骤5：当需要升级时，即对fpga内执行的功能进行更新，fpga的配置文件发生变化需重新写入到flash时，pc机通过网口将配置文件写入到分区c中，即图2中的升级程序，升级程序除了包含电路需实现的相应功能外，还支持通过网口对配置flash的读写操作；

步骤6：当对分区c的数据写入完成后，进行数据校验，校验通过后，更改分区a的程序执行跳转地址，设置为update_addr；

步骤7：下电重新启动后，程序自动加载分区c配置文件的内容，同样支持远程升级；

若升级的过程中失败，因未对分区a、b的内容进行修改，下电重启仍可执行分区b中的程序，进行下次的重新升级，提高可靠性。

下面对本发明做进一步详细说明。

参照图1，硬件设计与连接，fpga与配置flash的交互通过flash的可读写的接口进行，可以是flash的jtag或者地址数据接口，pc机与fpga通过网口进行数据交互，实现配置文件的传输。

上电后，将启动头和默认启动程序分别写入到分区a和分区b，在分区a内的程序执行跳转地址设置到图2的start_addr，默认启动程序支持通过网口对配置flash进行读写操作。

根据上一步的设置，下电重启后，fpga默认加载分区b中的程序。

升级时，pc机通过网口将配置文件写入到分区c中，即图2中的升级程序，升级程序除了包含电路需实现的相应功能外，还支持通过网口对配置flash的读写操作。

当对分区c的数据写入完成后，进行校验，更改分区a的程序执行跳转地址，设置为update_addr。

下电重新启动后，程序自动加载分区c配置文件的内容，同样支持远程升级。

若升级的过程中失败，因未对分区a、b的内容进行修改，下电重启仍可执行分区b中的程序，进行下次的重新升级，提高可靠性。

技术特征：

技术总结
本发明提供了一种FPGA配置文件远程升级的方法，FPGA与Flash连接进行交互数据，将启动头和默认启动程序分别写入分区A和分区B，在分区A内的程序执行跳转地址设置为START_addr，执行默认启动程序支持通过网口对Flash进行读写操作，下电重启后，FPGA从Flash0地址执行完分区A的启动头后加载分区B中的程序，升级时，PC机通过网口将配置文件写入到分区C中，数据写入完成后，更改分区A的程序执行跳转地址，下电重新启动后，程序自动加载分区C配置文件的内容，支持远程升级。本发明升级方式更灵活，且不受限于JTAG的长度。

技术研发人员：董欢;姬生毅
受保护的技术使用者：中国航空工业集团公司洛阳电光设备研究所
技术研发日：2018.11.15
技术公布日：2019.04.16