CN105573798B - 一种可快速重新配置fpga的方法及电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可快速重新配置FPGA的方法及电路,方法是:FPGA电路首先与一个主控服务器建立通信连接,当接收到有新的配置文件命令时:则接收从主控服务器发出的新配置文件,并将接收的新配置文件送入FLASH存储器,FPGA电路加载FLASH存储器中的新配置文件并运行,重新配置FPGA过程结束。电路是:在所述FPGA电路中分别实现一个通信控制电路和一个存储器接口控制电路,所述通信控制电路通过系统总线连接主控服务器,所述存储器接口控制电路连接一个FLASH存储器;本发明由FPGA本身来实现对重新配置过程的控制,降低设计难度,节约成本。

Description

一种可快速重新配置FPGA的方法及电路
技术领域
本发明属于基本电子电路领域,具体涉及一种可快速重新配置FPGA的方法及电路。
背景技术
现场可编程门阵列FPGA(Field Programmable Gate Array)是电子设备中广泛使用的控制单元,可以通过加载不同的配置文件,实现不同的电路功能。目前FPGA更新配置文件主要使用专用的下载装置,经过JTAG接口将配置文件固化在外部FLASH中,系统上电时FPGA会自动加载该配置文件。但是当整机设备组装完成后,一旦需要重新配置FPGA,就必须进行整机拆卸操作,再使用专用下载装置更新配置文件,最后再将整机组装完好。整个过程费时费力,效率低下。
中国专利文献号为CN104657178A于2015年5月27日公开的一种采用接口技术进行FPGA配置的方法,其思路是通过USB数据链路直接使用PC机对FPGA进行配置,不用为FPGA配备专用的配置芯片和JTAG仿真器。这一方案需要额外增加USB芯片,增加了电路复杂度;断电后FPGA配置文件无法保存,需要在上电后再次对FPGA进行配置,使用繁琐。
中国专利文献号为CN203858623U于2014年10月1日公开的一种简便的FPGA动态配置结构,其思路是引入主控芯片来控制FPGA的配置过程,主控芯片上设置有通讯端口和FLASH存储器,通过主控芯片与FPGA的配合,实现配置文件的下载与保存。这一方案需要额外增加主控芯片,该主控芯片不仅要支持外部通信,同时内部设置还要有FLASH存储器,且该存储器的容量可以保存至少一个FPGA配置文件,增加了电路设计难度。
发明内容
本发明的目的是提出一种可快速重新配置FPGA的方法及电路,背景技术中的电路如果用在一个芯片制作工厂,面对大量的测试设备将会带来巨大的投入,如果通过用主控服务器与FPGA之间通信的方式,将更新后的配置文件写入外部FLASH中,实现对FPGA的重新配置,易于操作,提高工作效率;同时重新配置FPGA的过程无需主控芯片,由FPGA本身来实现对重新配置过程的控制,降低了电路设计难度,减少开发成本。
为了实现上述目的,本发明的技术方案是:
一种可快速重新配置FPGA的方法,FPGA电路上电,FPGA电路首先与一个主控服务器建立通信连接,当接收到有新的配置文件命令时:则接收从主控服务器发出的新配置文件,并将接收的新配置文件送入FLASH存储器,FPGA电路加载FLASH存储器中的新配置文件并运行,重新配置FPGA过程结束。
方案进一步是:所述与主控服务器建立通信连接是通过在所述FPGA电路中实现的通信控制电路经系统总线而建立的。
方案进一步是:所述的系统总线是局域网线或互联网线。
方案进一步是:所述新的配置文件命令具有优先权。
方案进一步是:所述将接收的新配置文件送入FLASH存储器,是通过在所述FPGA电路中实现的存储器接口控制电路完成的。
方案进一步是:所述方法进一步包括:通过回读,检测FLASH存储器中配置文件是否为最新?是否需要更新升级?如果是最新,则继续执行下一步操作,如果不是最新,则寻问是否需要更新,如果不需要更新,则继续执行下一步操作,如果需要更新则将新配置文件送入FLASH存储器。
方案进一步是:所述方法进一步包括:所述将接收的新配置文件送入FLASH存储器后,主控服务器发出校验命令;如果校验通过,则允许FPGA电路加载该配置文件,如果校验未通过,则主控服务器重新发送配置文件。
一种可快速重新配置FPGA的电路,包括FPGA电路,在所述FPGA电路中分别实现一个通信控制电路和一个存储器接口控制电路,所述通信控制电路通过系统总线连接主控服务器,所述存储器接口控制电路连接一个FLASH存储器;所述主控服务器用于通过系统总线向FPGA电路传送配置文件以及发送重新配置命令,所述FLASH存储器用于掉电时保存配置文件,所述存储器接口控制电路用于将主控服务器传送的配置文件存入FLASH存储器。
方案进一步是:所述FLASH存储器与FPGA电路之间设置有一个双向数据驱动控制电路,双向数据驱动控制电路的双向控制端连接所述存储器接口控制电路。
方案进一步是:所述主控服务器通过系统总线连接多个FPGA电路,形成一个可快速重新配置FPGA的电路网络。
本发明的有益效果是:
本发明通过利用系统总线实现了主控服务器对FPGA的重新配置,主控服务器通过系统总线直接对FPGA进行重新配置,易于操作;重新配置FPGA时无需拆卸整机,无需专用JTAG下载装置,提高效率;重新配置FPGA的过程无需额外增加主控芯片,可以在现有设备的基础上连成控制网络,由FPGA本身来实现对重新配置过程的控制,降低设计难度,节约成本。
下面结合附图和实施例对本发明作一详细描述。
附图说明
图1是本发明电路结构示意图;
图2是本发明电路一种具体实现电路。
具体实施方式
实施例1:
一种可快速重新配置FPGA的方法,FPGA电路上电,如图1所示,作为可编程门阵列的FPGA电路1首先与一个主控服务器2建立通信连接, 当FPGA电路从主控服务器接收到有新的配置文件命令时:则接收从主控服务器发出的新配置文件,并将接收的新配置文件送入FLASH存储器3,FPGA电路加载FLASH存储器中的新配置文件并运行,重新配置FPGA过程结束;FLASH存储器保证了掉电情况下配置文件的不丢失,可编程门阵列的FPGA电路中具有加载配置文件的FPGA配置专用模块101。
实施例中:所述与主控服务器建立通信连接是通过在所述FPGA电路中实现的通信控制电路102经系统总线而建立的通信连接。
实施例中:所述的系统总线是局域网线或互联网线,通过网线可以建立一个可快速重新配置FPGA的网络,实现由一个主控服务器控制多个FPGA电路。
实施例中:所述新的配置文件命令具有优先权,也就是当有新的配置文件命令时不允许执行其它任何命令。
实施例中:所述将接收的新配置文件送入FLASH存储器,是通过在所述FPGA电路中实现的存储器接口控制电路103完成的。
实施例中:所述方法进一步包括:通过回读,检测FLASH存储器中配置文件是否为最新?是否需要更新升级?如果是最新,则继续执行下一步操作,如果不是最新,则寻问是否需要更新,如果不需要更新,则继续执行下一步操作,如果需要更新则将新配置文件送入FLASH存储器。
实施例中:所述方法进一步包括:所述将接收的新配置文件送入FLASH存储器后,主控服务器发出校验命令;如果校验通过,则允许FPGA电路加载该配置文件,如果校验未通过,则主控服务器重新发送配置文件。
上述方法解决了在重新配置FPGA时可以不使用专用的下载装置以及JTAG接口,通过主控服务器与FPGA之间通信的方式,将更新后的配置文件写入外部FLASH中,实现对FPGA的重新配置,易于操作,提高工作效率。
实施例2:
一种可快速重新配置FPGA的电路,如图1和图2所示,其中图2给出了一种实际的应用电路,包括FPGA电路1,在所述FPGA电路中分别通过烧写的方式实现一个通信控制电路102和一个存储器接口控制电路103,所述通信控制电路通过系统总线连接主控服务器2,所述存储器接口控制电路连接一个FLASH存储器3;所述主控服务器用于通过系统总线向FPGA电路传送配置文件以及发送重新配置命令,所述FLASH存储器用于掉电时保存配置文件,所述存储器接口控制电路用于执行将主控服务器传送的配置文件存入FLASH存储器。
实施例中:所述FLASH存储器与FPGA电路之间设置有一个双向数据驱动控制电路4,双向数据驱动控制电路的双向控制端连接所述存储器接口控制电路。
实施例中:所述双向数据驱动控制电路是型号为SN54LVT244的电路。
系统正常工作时,FPGA电路的IO_5与IO_6管脚输出为高阻,双向数据驱动控制电路4的控制管脚1nOE通过电阻R1下拉接地,2nOE通过电阻R2上拉接电源,即1A至1Y之间通路导通。系统上电后、或者FPGA电路的重配置使能管脚接收到有效信号时,FPGA电路自动进行加载配置文件,配置文件从外部FLASH存储器中经由双向数据驱动控制电路传送至FPGA电路中。
当需要重新配置FPGA电路时,主控服务器2利用系统总线控制FPGA电路的IO_5管脚输出高电平,IO_6管脚输出低电平,双向数据驱动控制电路的2A至2Y之间通路导通。此时,主控服务器可以利用系统总线,将更新后的配置文件发送给FPGA电路,再经由双向数据驱动控制电路传送至外部FLASH存储器芯片,配置文件传送完成后,FPGA电路的IO_5与IO_6管脚输出恢复为高阻,双向数据驱动控制电路的1A至1Y之间通路导通。当系统再次上电、或者FPGA电路的重配置使能管脚接收到有效信号时,FPGA电路经过双向数据驱动控制电路自动加载外部FLASH存储中更新后的配置文件。
实施例中:所述主控服务器通过系统总线连接多个FPGA电路,形成一个可快速重新配置FPGA的电路网络。
上述实施例为本发明电路实现的优选方案,本领域普通技术人员对其进行简单的变型或者改造,应认为均落入本发明的保护范围之内。
本发明应用于整机调试时需要重新配置FPGA的场合,获得很好的应用效果。

Claims (4)

1.一种可快速重新配置FPGA的方法,FPGA电路上电,其特征在于,FPGA电路首先与一个主控服务器建立通信连接,当接收到有新的配置文件命令时:则接收从主控服务器发出的新配置文件,并将接收的新配置文件送入FLASH存储器,FPGA电路加载FLASH存储器中的新配置文件并运行,重新配置FPGA过程结束,所述与主控服务器建立通信连接是通过在所述FPGA电路中实现的通信控制电路经系统总线而建立的,所述的系统总线是局域网线或互联网线,所述将接收的新配置文件送入FLASH存储器后,主控服务器发出校验命令;如果校验通过,则允许FPGA电路加载该配置文件,如果校验未通过,则主控服务器重新发送配置文件,所述将接收的新配置文件送入FLASH存储器,是通过在所述FPGA电路中实现的存储器接口控制电路完成的。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述新的配置文件命令具有优先权。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述方法进一步包括:通过回读,检测FLASH存储器中配置文件是否为最新,是否需要更新升级,如果是最新,则继续执行下一步操作,如果不是最新,则寻问是否需要更新,如果不需要更新,则继续执行下一步操作,如果需要更新则将新配置文件送入FLASH存储器。
4.一种可快速重新配置FPGA的电路,包括FPGA电路,其特征在于,在所述FPGA电路中分别实现一个通信控制电路和一个存储器接口控制电路,所述通信控制电路通过系统总线连接主控服务器,所述存储器接口控制电路连接一个FLASH存储器;所述主控服务器用于通过系统总线向FPGA电路传送配置文件以及发送重新配置命令,所述FLASH存储器用于掉电时保存配置文件,所述存储器接口控制电路用于将主控服务器传送的配置文件存入FLASH存储器;所述主控服务器通过系统总线连接多个FPGA电路,形成一个可快速重新配置FPGA的电路网络,所述FLASH存储器与FPGA电路之间设置有一个双向数据驱动控制电路,双向数据驱动控制电路的双向控制端连接所述存储器接口控制电路。
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