CN106874051A - 一种基于以太网的多片fpga高速动态加载装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于以太网的多片FPGA高速动态加载装置及方法，涉及可编程控制器的配置文件加载技术领域，旨在快速为多片FPGA加载配置文件。本发明技术要点：包括网络接口电路以及配置用FPGA；其中，网络接口电路与配置用FPGA具有信号连接；配置用FPGA用于与各个工作用FPGA信号连接，通过网络接口电路接收以太网传来的第一类配置文件，并将第一类配置文件写入到相应工作用FPGA的存储器中。

Description

一种基于以太网的多片FPGA高速动态加载装置及方法
技术领域
本发明涉及可编程控制器的配置文件加载技术领域，尤其是一种 FPGA的配置文件的高速加载装置及方法。
背景技术
目前数字接收机中存在大量现场可编程逻辑阵列器件，即FPGA器件，数字接收机中的采集控制、信号处理大都是在FPGA上完成的，而FPGA器件是基于RAM的工作模式，掉电后其内部的程序自动清除，上电后需要从外部进行配置文件加载，然后按照配置文件里的程序执行相应动作。
FPGA常见的程序加载模式主要有：主（主动）串加载模式、从（从动）串加载模式、主（主动）并加载模式、从（从动）并加载模式及JTAG加载模式。主串、从串加载模式采用的是串行加载方式，数据速率较慢，加载效率低；主并、从并加载模式采用的是并行加载方式，数据速率较高，加载效率高；JTAG加载模式是一种调试阶段加载模式，一般应用在调试阶段。
目前数字接收机为了提高加载效率往往采用的是并行加载模式，加载配置文件需要首先固化到外部FLASH中，上电后自动从外部FLASH中进行配置文件的并行加载。然而最新FPGA器件、如Virtex7系列FPGA器件的加载配置文件往往有几百兆bit，采用目前常用的USB仿真器进行FLASH程序固化需要较长的烧写时间，如果对同一JTAG链路中的多片FPGA器件进行配置文件固化，只能以串行方式进行，往往需要更久的烧写时间，并且程序更新后需要重新固化所有FLASH器件，使用灵活性受到较大限制。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于以太网的多片FPGA高速动态加载装置及方法，该技术能够通过以太网对多片FPGA器件进行远程动态加载，提高了工作效率，并适用于各种多片FPGA器件配置文件加载的情形。
本发明提供的基于以太网的多片FPGA高速动态加载装置，包括：网络接口电路以及配置用FPGA；其中，
网络接口电路与配置用FPGA具有信号连接；
配置用FPGA用于与各个工作用FPGA信号连接，通过网络接口电路接收以太网传来的第一类配置文件，并将第一类配置文件写入到相应工作用FPGA的存储器中。
进一步，所述网络接口电路包括RG45网络连接器以及以太网PHY口；RJ45网络连接器通过网络总线与以太网PHY口连接，以太网PYH口通过数据总线与配置用FPGA连接。
进一步，配置用FPGA还用于接收以太网传来的更新后的第一类配置文件，并将更新后的第一类配置文件写入到相应工作用FPGA的存储器中。
进一步，配置用FPAG包括JTAG接口及存储器；JTAG接口用于接收第二类配置文件，存储器用于存储第二类配置文件。
进一步，配置用FPGA从其存储器中加载第二类配置文件的方式为主动并行加载方式。
本发明还提供了一种基于以太网的多片FPGA高速动态加载方法，包括：
利用网络接口电路将配置用FPGA连接到以太网上，将配置用FPGA与工作FPGA组中的各工作用FPGA连接；
将第二类配置文件写入配置用FPGA的存储器中；所述第二类配置文件用于将配置用FPGA配置为：通过网络接口电路与以太网通信，接收以太网传来的第一类配置文件，并将第一类配置文件写入到相应工作用FPGA的存储器中。
进一步，第二类配置文件还用于将配置用FPGA配置为：接收以太网传来的更新后的第一类配置文件，并将更新后的第一类配置文件写入到相应工作用FPGA的存储器中。
由于采用了上述技术方案，本发明使用一配置用FPGA接收以太网传来的第一类配置文件（用于配置工作用FPGA，区别于用于配置配置用FPGA的第二类配置文件）对多片工作用FPGA进行配置，当第一类配置文件更新时，配置用FPGA从以太网上接收更新后的第一类配置文件并传输给相应的工作用配置FPGA，该工作用FPGA重新上电时便能加载更新后的配置文件，实现了多片FPGA配置文件的远程动态加载，提高了系统灵活性；并且省去FPGA的配置文件固化烧写环节，节省大量烧写时间，提高了工作效率。
附图说明
本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：
图1为本发明装置原理框图。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
如图1所示，本发明装置包括网络接口电路以及配置用FPGA；其中，
网络接口电路与配置用FPGA具有信号连接；配置用FPGA与各个工作用FPGA信号连接。
在一个具体实施例中，网络接口电路包括RJ45网络连接器以及以太网PHY口，RJ45网络连接器通过网络总线与以太网PHY口连接，以太网PYH口通过数据总线与配置用FPGA连接。配置用FPGA通过配置总线与工作FPGA组中的各个工作用FPGA连接。
配置用FPGA、工作用FPGA可用任何型号的FPGA器件实现，基本每种型号的FPGA均具有JTAG接口及FLASH存储器。使用仿真器，如目前常用的USB仿真器通过JTAG接口将第二类配置文件写入配置用FPGA的FLASH中。第二类配置文件的功能是，驱动网络接口，使得配置用FPGA能够与以太网通信；等待并接收以太网下发的第一类配置文件，然后将第一类配置文件发送到相应的工作用FPGA中；以及当某个第一类配置文件更新时，等到、接收以太网下发的更新的第一类配置文件，然后将更新的第一类配置文件发送到相应的工作用FPGA中。
第一类配置文件的功能是配置工作用FPGA，使其能够完成一定动作，如信号处理等。
完成第二类配置文件写入后，配置用FPGA上电，采用主动并行加载方式从其FLASH存储器中加载、初始化第二类配置文件，配置用FPGA按照第二类配置文件中的程序执行相应动作：与以太网建立网络连接，等待并接收以太网下发的第一类配置文件，在具体实施例中，第一类配置文件以以太网数据包的形式封装，因此配置用FPGA还需要对数据包进行解析，得到第一类配置文件，并根据数据包中指定的工作用FPGA地址将该第一类配置文件发送到对应工作用FPGA的FLASH中。
工作用FPGA上电后，从各自的FLASH中加载配置文件，在一个优选实施例中，各工作用FPGA也采用主动并行加载方式完成配置文件的加载工作，之后工作用FPGA按照其配置文件执行相应的工作。
此时，配置用FPGA继续等待以太网下发的更新的第一类配置文件，对其进行解析后写入对应的工作用FPGA中。该工作用FPGA重新上电时，则自动从起FLASH中加载新的配置文件，完成相应的工作。
本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (7)

1.一种基于以太网的多片FPGA高速动态加载装置，其特征在于，包括：网络接口电路以及配置用FPGA；其中，
网络接口电路与配置用FPGA具有信号连接；
配置用FPGA用于与各个工作用FPGA信号连接，通过网络接口电路接收以太网传来的第一类配置文件，并将第一类配置文件写入到相应工作用FPGA的存储器中。
2.根据权利要求1所述的一种基于以太网的多片FPGA高速动态加载装置，其特征在于，所述网络接口电路包括RG45网络连接器以及以太网PHY口；RJ45网络连接器通过网络总线与以太网PHY口连接，以太网PYH口通过数据总线与配置用FPGA连接。
3.根据权利要求1所述的一种基于以太网的多片FPGA高速动态加载装置，其特征在于，配置用FPGA还用于接收以太网传来的更新后的第一类配置文件，并将更新后的第一类配置文件写入到相应工作用FPGA的存储器中。
4.根据权利要求1或3所述的一种基于以太网的多片FPGA高速动态加载装置，其特征在于，配置用FPAG包括JTAG接口及存储器；JTAG接口用于接收第二类配置文件，存储器用于存储第二类配置文件。
5.根据权利要求4所述的一种基于以太网的多片FPGA高速动态加载装置，其特征在于，配置用FPGA从其存储器中加载第二类配置文件的方式为主动并行加载方式。
6.一种基于以太网的多片FPGA高速动态加载方法，其特征在于，包括：
利用网络接口电路将配置用FPGA连接到以太网上，将配置用FPGA与工作FPGA组中的各工作用FPGA连接；
将第二类配置文件写入配置用FPGA的存储器中；所述第二类配置文件用于将配置用FPGA配置为：通过网络接口电路与以太网通信，接收以太网传来的第一类配置文件，并将第一类配置文件写入到相应工作用FPGA的存储器中。
7.根据权利要求6所述的一种基于以太网的多片FPGA高速动态加载方法，其特征在于，第二类配置文件还用于将配置用FPGA配置为：接收以太网传来的更新后的第一类配置文件，并将更新后的第一类配置文件写入到相应工作用FPGA的存储器中。
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