CN109086068A - 一种fpga控制单元的配置数据更新系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种FPGA控制单元的配置数据更新系统及方法，该系统包括：主机端，用于通过通信模块发送待更新的配置数据至MCU单元；与主机端相连的所述通信模块；与所述通信模块相连的MCU单元，用于接收主机端发送过来的待更新的配置数据，开启远程更新操作；与MCU单元相连的模拟选择器；与模拟选择器相连的FPGA单元；与模拟选择器相连的Flash存储器，用于存储FPGA单元的上电程序。该系统实现配置数据的远程更新。

Description

一种FPGA控制单元的配置数据更新系统及方法

技术领域

本发明涉及数据更新技术领域，特别是涉及一种FPGA控制单元的配置数据更新系统及方法。

背景技术

目前，现场可编程门阵列(FPGA)是通过配置数据文件完成电路设计，从而实现不同的应用功能。配置文件的下载多使用的是外挂的专用配置器件承载配置数据的方法，这种方式使用器件插座，不利于高密度印刷版的制程，更不能实现配置数据的远程更新。而现在越来越多的电力系统，希望通过FPGA配置数据的远程更新增强系统的可维护性和实现系统升级。

通讯质量与电网环境紧密相关，容易受如空调等一些家庭用电器影响，通讯上具有不稳定性。同时因为光伏系统的特点，逆变器随时会有掉电或者电压不稳的状况。而通常FPGA的配置程序都很大，因而断点续传在某些情况下能极大的提升升级的效率。

发明内容

本发明的目的是提供一种FPGA控制单元的配置数据更新系统及方法，以实现配置数据的远程更新。

为解决上述技术问题，本发明提供一种FPGA控制单元的配置数据更新系统，包括：

主机端，用于通过通信模块发送待更新的配置数据至MCU单元；

与主机端相连的所述通信模块；

与所述通信模块相连的MCU单元，用于接收主机端发送过来的待更新的配置数据，开启远程更新操作；

与MCU单元相连的模拟选择器；

与模拟选择器相连的FPGA单元；

与模拟选择器相连的Flash存储器，用于存储FPGA单元的上电程序。

优选的，所述系统还包括：

与MCU单元相连的EEROM存储器，用于存储远程更新过程中的信息。

优选的，所述MCU单元具体用于接收主机端发送过来的待更新的配置数据，控制模拟选择器切换通路，向Flash存储器写入待更新的配置数据，覆盖FPGA单元的上电程序，对FPGA单元进行重加载操作。

优选的，所述主机端还用于向MCU单元发送数据拷贝操作指令，由MCU单元将上电程序还原数据拷贝至Flash存储器中的程序备份存储区域；所述上电程序还原数据用于快速恢复原上电程序。

本发明还提供一种FPGA控制单元的配置数据更新方法，用于上述系统，包括：

主机端通过通信模块发送待更新的配置数据至MCU单元；

MCU单元接收主机端发送过来的待更新的配置数据，开启远程更新操作。

优选的，所述方法还包括：

EEROM存储器存储远程更新过程中的信息。

优选的，所述MCU单元接收主机端发送过来的待更新的配置数据，开启远程更新操作，包括：

MCU单元接收主机端发送过来的待更新的配置数据，控制模拟选择器切换通路，向Flash存储器写入待更新的配置数据，覆盖FPGA单元的上电程序，对FPGA单元进行重加载操作。

优选的，所述方法还包括：

所述主机端向MCU单元发送数据拷贝操作指令，由MCU单元将上电程序还原数据拷贝至Flash存储器中的程序备份存储区域；所述上电程序还原数据用于快速恢复原上电程序。

本发明所提供的一种FPGA控制单元的配置数据更新系统及方法，包括：主机端，用于通过通信模块发送待更新的配置数据至MCU单元；与主机端相连的所述通信模块；与所述通信模块相连的MCU单元，用于接收主机端发送过来的待更新的配置数据，开启远程更新操作；与MCU单元相连的模拟选择器；与模拟选择器相连的FPGA单元；与模拟选择器相连的Flash存储器，用于存储FPGA单元的上电程序。可见，MCU单元作为更新配置数据的媒介，使数据更新更灵活可靠，实现配置数据的远程更新。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明所提供的一种FPGA控制单元的配置数据更新系统的结构示意图；

图2为配置数据更新系统原理图；

图3为本发明所提供的一种FPGA控制单元的配置数据更新方法的流程图；

图4为配置数据流程图；

图5为远程更新FPGA程序流程图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种FPGA控制单元的配置数据更新系统及方法，以实现配置数据的远程更新。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参考图1，图1为本发明所提供的一种FPGA控制单元的配置数据更新系统的结构示意图，该系统包括：

主机端101，用于通过通信模块发送待更新的配置数据至MCU单元；

与主机端101相连的通信模块102；

与通信模块102相连的MCU单元103，用于接收主机端发送过来的待更新的配置数据，开启远程更新操作；

与MCU单元103相连的模拟选择器104；

与模拟选择器104相连的FPGA单元105；

与模拟选择器104相连的Flash存储器106，用于存储FPGA单元的上电程序。

可见，MCU单元作为更新配置数据的媒介，使数据更新更灵活可靠，实现配置数据的远程更新。

基于上述系统，进一步的，所述系统还包括：与MCU单元相连的EEROM存储器，用于存储远程更新过程中的信息。

进一步的，MCU单元具体用于接收主机端发送过来的待更新的配置数据，控制模拟选择器切换通路，向Flash存储器写入待更新的配置数据，覆盖FPGA单元的上电程序，对FPGA单元进行重加载操作。

进一步的，主机端还用于向MCU单元发送数据拷贝操作指令，由MCU单元将上电程序还原数据拷贝至Flash存储器中的程序备份存储区域；上电程序还原数据用于快速恢复原上电程序。

可见，本系统MCU单元作为更新配置数据的媒介，使数据更新更灵活可靠，同时因为断点续传功能，对在更新过程中通讯不良和意外掉电所造成的更新中断有良好的优化作用，非常适合于大文件更新，及光伏系统行业。

本系统实现对远程程序升级的优化，在升级过程中逆变器出现停机后保留已升级部分，在重新开机后接着进行后面的程序升级，这样能大幅提升程序升级的成功率。本系统进行远程更新配置数据操作，而断点续传能力极大的提供了更新的灵活性和效率。

图2为配置数据更新系统原理图，该系统包括：主机端、通信模块、MCU单元、EEPROM存储器、FLASH存储器和模拟选择器。

其中，模拟选择器用于选择某时刻FLASH存储器与FPGA控制单元相连，或者与MCU单元相连，其切换操作由MCU判断并进行控制。FLASH存储器为存储FPGA控制单元程序的载体，除FPGA控制单元上电程序存储区域和远程更新接收程序存储区域，FLASH存储器中还设有快速还原程序存储区域和程序备份存储区域。

EEPROM存储器用于远程更新过程中信息的存储，用于MCU单元更新流程的控制。通信模块分别与主机端和MCU单元相连接，将主机端通过通信模块发送的待更新的配置数据传输至MCU单元中。

MCU单元为远程更新核心控制器，通过主机端的远程更新协议，开启远程更新操作，具体包括模拟选择器通路切换，向FLASH存储器写入更新数据，覆盖FPGA控制单元上电程序，对FPGA进行重加载操作。

其中，FLASH存储器还用于在生产时在快速还原程序存储区域备份一还原程序，该存储区域不可被MCU单元的数据拷贝操作指令所覆盖。

请参考图3，图3为本发明所提供的一种FPGA控制单元的配置数据更新方法的流程图，用于上述系统，该方法包括：

S11：主机端通过通信模块发送待更新的配置数据至MCU单元；

S12：MCU单元接收主机端发送过来的待更新的配置数据，开启远程更新操作。

可见，MCU单元作为更新配置数据的媒介，使数据更新更灵活可靠，实现配置数据的远程更新。

基于上述方法，进一步的，所述方法还包括：EEROM存储器存储远程更新过程中的信息。

进一步的，步骤12的过程具体包括：MCU单元接收主机端发送过来的待更新的配置数据，控制模拟选择器切换通路，向Flash存储器写入待更新的配置数据，覆盖FPGA单元的上电程序，对FPGA单元进行重加载操作。

进一步的，所述方法还包括：主机端向MCU单元发送数据拷贝操作指令，由MCU单元将上电程序还原数据拷贝至Flash存储器中的程序备份存储区域；上电程序还原数据用于快速恢复原上电程序。

基于上述方法，具体实施过程包括以下步骤：

步骤A.主机端向FPGA控制单元对应连接的MCU单元发起更新配置帧，其内包含更新包大小，更新程序版本，通讯中断超时退出时间等信息；MCU成功收到并进行必要的更新初始化操作后，将向主机端回复一帧待操作扇区序号的响应帧；

步骤B.主机端将待操作扇区数据划分为若干数据包，依次发送至MCU单元，在此过程中，MCU单元判断并记录丢失包序号，并将校验成功的数据写入FLASH存储器中；

步骤C.主机端问询MCU单元是否有丢失包，若否，则跳至步骤D，若是，则跳至步骤E；

步骤D.主机端向未收全数据包的MCU单元定点重新发送未收到数据包；

步骤E.主机端将当前操作扇区序号和CRC校验码发送至MCU单元，MCU单元判断该校验码是否与存入FLASH存储器相同扇区数据的校验码一致，若否，则待操作扇区数不变，重复步骤B；若是，则继续判断是否所有扇区已发送，若否，则待操作扇区数加1，重复步骤B，若是，则跳至步骤F；

步骤F.主机端将当整个文件的CRC校验码发送至MCU单元，MCU单元判断该校验码是否与存入FLASH存储器数据的校验码一致，若否，跳至步骤A，重新更新，若是，则跳至步骤G；

步骤G.主机端向MCU发起数据拷贝操作指令，MCU将更新程序数据覆盖至上电程序数据的存储区域，并对FPGA控制单元进行重加载操作。

具体的，参考图4和图5，图4为配置数据流程图，图5为远程更新FPGA程序流程图。

详细的，在步骤A之前还包括以下步骤：

步骤H.主机端可向MCU发起数据拷贝操作指令，将上电程序数据拷贝至程序备份存储区域，用于在需要的时候，原程序的快速恢复。

可见，本方法中，MCU单元作为更新配置数据的媒介，使数据更新更灵活可靠，同时因为断点续传功能，对在更新过程中通讯不良和意外掉电所造成的更新中断有良好的优化作用，非常适合于大文件更新，及光伏系统行业。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

以上对本发明所提供的一种FPGA控制单元的配置数据更新系统及方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种FPGA控制单元的配置数据更新系统，其特征在于，包括：

主机端，用于通过通信模块发送待更新的配置数据至MCU单元；

与主机端相连的所述通信模块；

与所述通信模块相连的MCU单元，用于接收主机端发送过来的待更新的配置数据，开启远程更新操作；

与MCU单元相连的模拟选择器；

与模拟选择器相连的FPGA单元；

与模拟选择器相连的Flash存储器，用于存储FPGA单元的上电程序。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括：

与MCU单元相连的EEROM存储器，用于存储远程更新过程中的信息。

3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述MCU单元具体用于接收主机端发送过来的待更新的配置数据，控制模拟选择器切换通路，向Flash存储器写入待更新的配置数据，覆盖FPGA单元的上电程序，对FPGA单元进行重加载操作。

4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述主机端还用于向MCU单元发送数据拷贝操作指令，由MCU单元将上电程序还原数据拷贝至Flash存储器中的程序备份存储区域；所述上电程序还原数据用于快速恢复原上电程序。

5.一种FPGA控制单元的配置数据更新方法，其特征在于，用于如权利要求1至4中任意一项所述的系统，包括：

主机端通过通信模块发送待更新的配置数据至MCU单元；

MCU单元接收主机端发送过来的待更新的配置数据，开启远程更新操作。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，还包括：

EEROM存储器存储远程更新过程中的信息。

7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述MCU单元接收主机端发送过来的待更新的配置数据，开启远程更新操作，包括：

MCU单元接收主机端发送过来的待更新的配置数据，控制模拟选择器切换通路，向Flash存储器写入待更新的配置数据，覆盖FPGA单元的上电程序，对FPGA单元进行重加载操作。

8.如权利要求5所述的方法，其特征在于，还包括：

所述主机端向MCU单元发送数据拷贝操作指令，由MCU单元将上电程序还原数据拷贝至Flash存储器中的程序备份存储区域；所述上电程序还原数据用于快速恢复原上电程序。