CN112860332A - 通过无线通信块对fpga编程及验证的方法 - Google Patents

Abstract

可编程半导体器件包含无线通信块(“WCB”)，其能够促进现场可编程门阵列(“FPGA”)无线编程下载以及功能逻辑实现与验证。在完成FPGA验证过程后，通过所述WCB的控制电路检测错误；通过无线通信网络将所述WCB的错误发送到请求修复的远程系统；通过无线通信网络由所述WCB从所述远程系统接收配置比特流以重新编程FPGA，从而修复所述错误；将所述配置比特流转发到配置下载块(“CDB”)，以启动配置流程；以及由所述CDB响应于所述配置比特流，对FPGA中的至少一部分可配置逻辑块(“LBs”)进行编程。

Description

通过无线通信块对FPGA编程及验证的方法

技术领域

本发明的示例性实施例涉及用于计算机硬件和软件的可编程半导体器件领域。更具体地说，本发明的示例性实施例涉及现场可编程门阵列(“FPGA”)或可编程逻辑器件(“PLD”)中的无线通信能力。

背景技术

随着数字通信、人工智能(AI)、物联网(IOT)和/或机器人控制的日益普及，对具有处理能力的快速高效硬件和半导体的需求不断增加。为了满足这样的需求，通常需要更高速度和更灵活的半导体芯片。一旦满足这种需求的传统方法是使用专用定制集成电路和/或专用集成电路(ASIC)来满足这种需求。ASIC方法的缺点是它缺乏灵活性，同时消耗大量的资源。

另一种越来越受欢迎的传统方法是利用可编程半导体器件(PSDs)，如可编程逻辑器件(PLDs)或现场可编程门阵列(FPGAs)。PSD的一个特点是，它允许终端用户编写一个或多个理想的功能，以适合其应用。要使用PSD，在使用前必须对FPGA或PLD进行配置或编程。配置FPGA的传统方法是使用FPGA编程下载电路，该电路通过USB接口与个人计算机或主机通信，将所需的配置文件(如位流或位流文件)从主机发送到FPGA进行配置。例如，比特流可以通过jtAg接口下载，比特流用于对FPGA编程以执行用户指定的功能。

然而，与对FPGA或PLD的传统配置方法相关联的缺点是，这种配置/编程FPGA或PLD通常依赖于连接到FPGA或PLD的主机系统来编程和/或重新编程PSD中的可配置逻辑。

发明内容

本发明提供了一种包含可可无线访问的PLD(WAP)，该WAP可无线编程以通过一个或多个远程系统执行逻辑功能。在一个实施例中，该WAP包含无线通信块(“WCB”)和FPGA。一方面，WCB用于促进无线下载FPGA配置文件或用于配置FPGA的比特流。WCB还用于促进无线访问FPGA的功能逻辑。一方面，WCB能够检测到经由无线通信网络从远程系统发起的用于启动FPGA重新配置的FPGA访问请求。在经由无线通信网络接收到配置比特流之后，将配置比特流从WCB转发到配置下载块(“CDB”)以用于启动配置流程。随后，CDB响应于配置比特流，对FPGA中的至少一部分可配置逻辑块(“LB”)进行编程。

通过以下的具体实施例、附图和权利要求书，本发明的示例性实施例的其他特征和效果将会变得显而易见。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，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一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1A-1B是示出根据本发明一个实施例的能够使用一个或多个WCB提供FPGA无线编程下载和调试的可无线接入的PLD(“WAP”)的框图；

图2A-2B是示出根据本发明一个实施例的能够促进无线FPGA编程和调试的可无线访问的PLD(“WAP”)的框图；

图3A-3C是示出根据本发明一个实施例的使用一个或多个WCB的逻辑功能的无线FPGA下载和逻辑功能无线访问的框图；

图4A-4B是示出根据本发明一个实施例的能够使用一个或多个WCB提供网络通信的可无线访问的PLD(“WAP”)的框图；

图5A-5B是示出根据本发明一个实施例的包含可编程逻辑电路(“PLC”)和可编程WCB的集成电路(“IC”)的框图；

图6A-6B是示出根据本发明一个实施例的包含FPGA和WCB的设备的框图；

图7A-7B是示出根据本发明一个实施例的用于无线下载配置比特流的WAP的实现过程的流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明的实施例公开了一种具有WCB和FPGA的可配置LB的PSD，该PSD能够促进用于配置和调试LB的无线比特流下载。包含WCB和LB的PSD也被称为能够在编程模式或逻辑访问模式下运行的可无线访问PLD(“WAP”)。在编程模式下，WAP通过无线通信网络从远程系统无线下载网表或更新的配置比特流，以进行FPGA配置。例如，WAP通过WCB检测通过无线通信网络用于启动FPGA重新配置的FPGA访问请求。WCB收到用于对FPGA进行编程的配置位流后，将配置位流传递给CDB以启动配置流程。CDB随后根据配置比特流对FPGA中的至少一部分可配置LB进行重新编程或重新配置。应当注意，配置比特流包含用户期望的逻辑功能。

对于逻辑访问模式，WAP允许用户或用户系统无线访问已编程的FPGA逻辑功能。例如，用户可以通过无线通信网络将输入远程提供给FPGA的逻辑功能。FPGA的逻辑功能根据输入以及先前存储的数据生成结果，然后将结果通过无线通信网络通过WCB发送给用户。

图1A是示出根据本发明的一个实施例的WAP 1102的框图，WAP 1102能够促进用于编程FPGA或调试的无线下载。应当注意的是，“FPGA”和“PLD”是指相同或相似的可配置逻辑器件，它们可以被编程以执行用户期望的功能。WAP 1102包括WCB 1110和FPGA 1112。FPGA1112，也称为FPGA内核、PLD内核、FPGA芯片或PLD芯片。WAP 1102还包括CDB 1116和可配置的LBs 1118，其中可配置的LBs 1118可由位流、位流文件或配置位流编程或配置以执行特定逻辑功能。应当注意，如果在图1A中添加或移除一个或多个块(电路或元件)，则本发明的示例性实施例的基本概念不会改变。

WCB 1110在一个方面是被配置为提供或促进无线通信的电路或组件。例如，WCB的功能是提供能够经由无线通信网络在WAP 1102和外部远程系统之间发送或接收信息的无线通信能力。无线通信网络包括但不限于Wi-Fi、蓝牙、蜂窝、卫星和/或无线网络。WCB 1110可以是在FPGA中制作的电路。或者，WCB 1110可以放置在半导体芯片或芯片中，该芯片或芯片可以与FPGA一起封装在模块或封装上。

FPGA 1112是一种半导体集成电路(“IC”)或芯片，包含各种可配置的LBs以及能够在IC制造后由用户编程的存储单元。为了对FPGA进行编程或配置以执行用户定义的逻辑功能，可以使用一组比特流对FPGA进行编程以执行期望的功能。在一个例子中，FPGA包括可配置的LBs阵列和路由结构。在一个示例中，如编号1130所示的路由结构包括用于连接各种LBs的各种可重构互连。

在一个例子中，WAP 1102是一个包含FPGA 1112和WCB 1110的模块，用于促进无线比特流下载，以便对FPGA进行编程和调试。在一个示例中，WCB1110经由连接1132耦合到CDB1116，以便于编程模式的操作。类似地，WCB1110通过连接1136连接到LBs，以便于逻辑访问模式的操作。根据应用，连接1132-1136可以合并为一个连接。在另一示例中，WAP 1102包括诸如WCB1110的无线模块和诸如FPGA 1112的FPGA芯片，其中WCB 1110和FPGA1112封装在单个包上。

在替代实施例中，制造IC以使其包含PSD，例如WAP 1102，其被配置为具有无线块和FPGA块。WAP 1102包括一组可配置的LBs 1118、路由结构1130、CDB 1116和WCB 1110，其中可配置的LBs 1118能够被选择性地编程以执行一个或多个逻辑功能。路由结构1130被配置为基于路由配置比特流或配置信号在可配置LBs 1118和输入/输出端口之间选择性地路由信息。CDB 1116包括存储器，该存储器用于存储配置数据，例如用于编程可配置的LBs1118的比特流以及路由结构1130。

WCB 1110可用于通过无线通信网络促进无线编程或无线调试可配置的LBs 1118。在一个示例中，WCB 1110包括Wi-Fi发射器和Wi-Fi接收器。或者，WCB 1110包括蜂窝发射机和蜂窝接收机。WCB 1110还可以包括蓝牙发射器和蓝牙接收器。根据应用，WCB 1110可被配置为选择内置可选Wi-Fi收发器或内置可选蓝牙收发器。

应该注意的是，WAP 1102提供了一个包含无线模块(如WCB 1110)和FPGA模块(如LBs 1118)的FPGA无线编程下载/调试电路系统。无线模块与现场可编程门阵列配置下载模块相连接，实现一种配置模式。在一个方面，使用连接到FPGA逻辑资源的无线模块来实现用户模式。需要注意的是，这两种模式可以基于控制信号进行动态切换。

使用具有无线块(例如WAP 1102)的PSD的一个优点是，它能够在没有物理连接的主机系统的情况下提供无线程序下载/调试PSD(例如FPGA)。

图1B是示出根据本发明的一个实施例的包含WAP 1106的IC或半导体芯片的框图，WAP 1106能够促进FPGA无线编程下载和/或调试。WAP 1106包括WCB 1120、CDB 1126和可配置LBs 1128，其中可配置LBs 1128由配置比特流编程或配置以执行配置的逻辑功能。一方面，WAP 1106与图1A所示的WAP 1102相似，只是WCB 1120、CDB 1126和LBs 1128是在单个IC或芯片上制造的。应当注意，如果在图1B中添加或移除一个或多个块(电路或元件)，则本发明的示例性实施例的基本概念不会改变。

在一个实施例中，WAP 1106是能够通过WCB 1120或无线模块使用无线传输与设备进行无线通信的FPGA无线编程下载/调试电路系统。由于WCB1120、CDB 1126和LBs 1128被放置或制造在单个IC、芯片和/或芯片上，WAP1106通过减少资源分配和提高效率来改进电路集成。在一个实施例中，WAP1106被配置为具有编程(或配置)模式和用户模式。

在一个实施例中，WCB 1120促进WAP 1106和外部远程系统之间的无线数据传输，如图1B所示。数据传输包括用于编程/重新编程FPGA的配置比特流。数据传输还包括从远程系统到WAP 1106的输入数据或从WAP 1106到远程系统的输出数据。

当编程模式被激活时，WCB 1120通过无线通信网络从远程系统下载网表或更新的配置比特流。比特流也称为比特流文件，通过连接1152从WCB 1120转发到CDB 1126。随后，由CDB 1126基于比特流对LBs 1128的至少一部分进行编程或重新配置。当逻辑访问模式激活时，WAP允许用户或用户系统无线访问编程的FPGA逻辑功能。例如，用户可以使用连接1156和/或路由结构1150经由WCB 1120远程地向FPGA的逻辑功能提供输入。由FPGA或LBs1128的逻辑功能生成的结果随后经由WCB 1120传送给用户。根据应用，连接1152-1156可以合并到一个可配置的结构中。

使用WAP 1106的一个优点是在提高资源利用率的同时提高集成度和节省设计成本。

图2A是示出根据本发明一个实施例的经由蓝牙无线网络无线下载比特流以便于配置和/或调试FPGA的示例性图示的框图1202。在一个实施例中，框图1202包括便携式设备1206、WAP 1210和无线网络，其中无线网络是蓝牙通信网络。应当注意，如果在框图1202中添加或移除一个或多个块(电路或元件)，则本发明的示例性实施例的基本概念不会改变。

WAP 1210与WAP 1102类似，如图1A所示，它包括WCB 1212、CDB 1216和可配置的LBs 1218。可配置LBS 1218可由位流编程或配置以执行特定的配置逻辑功能。WAP 1210可配置为操作两种模式，即编程模式和逻辑访问模式。

在一个示例中，便携式设备1206可以是智能电话、平板计算机、膝上型计算机、台式计算机、服务器、工作站、基站等。一方面，便携式设备1206是经由无线网络1219耦合到WAP 1210的远程系统。一方面，无线网络1219是蓝牙通信网络。

一方面，包含FPGA编程下载电路的WAP 1210能够与能够发送和/或接收比特流文件的设备(例如工作站、个人计算机或便携式设备1206)通信。例如，在经由蓝牙通信网络1219将比特流文件从便携式设备1206下载到WCB 1212之后，由CDB 1216基于比特流或比特流文件对LBs 1218的至少一部分进行编程或配置。

WAP 1210还可以促进从便携式设备1206经由蓝牙通信网络1219向由LBs1218操作的编程逻辑功能发送请求或输入数据。当基于请求或输入数据由编程逻辑功能生成结果时，结果可以经由蓝牙通信网络1219从WAP 1210发送到便携式设备1206。需要注意的是，WCB 1212还可以用于为WAP 1210提供电源管理。

使用WAP 1210的优点是提供灵活性来访问FPGA，而不是通过有线连接使用主机系统。应注意的是，简化设计和减少印刷电路板(“PCB”)面积可提高系统的整体效率。

图2B是示出根据本发明一个实施例的远程无线系统的框图1204，该远程无线系统用于促进远程位置WAP和用户之间的配置比特流的无线下载。框图1204包括WAP 2110、远程系统1226和用户设备1220-1224。应当注意，如果在框图1204中添加或移除一个或多个块(电路或元件)，则本发明的示例性实施例的基本概念不会改变。

当用户设备1220-1224经由有线连接1250和无线连接1252耦合到远程系统1226时，远程系统1226经由无线网络1256耦合到WAP 1210。一方面，远程系统1226是由诸如gowin semIConductortm之类的特殊公司操作的专用系统，用于促进用户系统1220-1224和WAP 1210之间的无线接入。在一个示例中，远程系统1226能够经由其内置无线能力或连接1251耦合到基站或塔台1228-1230。应当注意，远程系统1226可以实现认证处理，以确定是否允许诸如用户设备1220之类的用户系统访问或重新编程LBs 1218。

图3A是示出根据本发明的一个实施例的经由Wi-Fi无线网络的无线下载比特流的示例性图示的框图1302，用于方便配置和/或调试FPGA。框图1302包括便携式设备1206、WAP1210和无线网络，其中无线网络是Wi-Fi通信网络。应当注意，如果在框图1302中添加或移除一个或多个块(电路或元件)，则本发明的示例性实施例的基本概念不会改变。

包含诸如WCB 1212之类的FPGA编程下载电路的WAP 1210能够经由Wi-Fi网络1308与诸如工作站、个人计算机或便携式设备1206之类的设备通信。例如，在经由Wi-Fi网络1308将一组比特流文件从便携式设备1206发送到WCB 1212之后，由CDB 1216基于比特流或比特流文件对LBs 1218的至少一部分进行编程或配置。应当注意，WCB还可以被配置为实现认证处理，以确定是否允许便携式设备1206重新编程LBs 1218。

应注意，无线编程下载或调试电路使用无线传输与设备或用户设备通信。设备或用户设备可以包括移动电话、计算机、平板电脑、汽车、手表等。在用户完成用于执行特定逻辑功能的逻辑设计之后，用户通过无线传输协议(例如蓝牙或Wi-Fi Direct)与无线模块(例如WCB 1212)通信，以发送表示逻辑设计的比特流文件。WCB 1212等无线模块能够识别无线传输协议并相应地接收比特流文件。在将接收到的比特流文件发送到CDB 1216之后，基于下载的比特流文件映射或配置FPGA中的LBs的至少一部分。例如，在完成之后，WAP1210能够执行用户设计的特定逻辑功能。

为了验证编程逻辑功能，WAP 1210在一个实施例中采用了可用于验证和调试逻辑设计的无线编程下载/调试电路。例如，诸如WCB 1212的无线模块可以通过无线网络经由显示终端与用户交互。

使用WAP 1210的一个优点是，WAP 1210允许用户通过无线通信网络远程重新编程、验证、调试以及使用用户设计的逻辑。

图3B是示出根据本发明一个实施例的使用Wi-Fi无线网络的FPGA的逻辑功能的无线接入的示例性图示的框图1306。与图3A所示的框图1302类似的框图1306包括便携式设备1206、WAP 1310和Wi-Fi通信网络。在一个实施例中，当WAP 1310处于逻辑访问模式时，不需要CDB。应当注意，如果在图1306中添加或移除一个或多个块(电路或元件)，则本发明的示例性实施例的基本概念不会改变。

在一个实施例中，WAP 1310能够促进对WAP 1310的FPGA部分中的编程逻辑功能的访问，如编号1316所示。例如，便携式设备1206可以经由Wi-Fi通信网络1308向WCB 1212发送数据请求或输入数据。请求和/或输入数据随后被转发到逻辑块1316以访问逻辑块1316中的配置逻辑功能或LBs。在由逻辑块1316基于请求或输入数据生成结果时，该结果经由Wi-Fi通信网络1306从WAP 1310发送到便携式设备1206。需要注意的是，WCB 1212还可以用于为WAP 1310提供电源管理。

例如，在用户模式中，用户可以使用诸如WCB 1212的无线模块来根据一组预定义的要求来完成期望的逻辑功能。在一个示例中，WAP 1310的默认模式可以选择性地设置为配置模式。例如，WAP 1310在开机后被设置为用户模式。一方面，WCB 1212用于管理配置模式和用户模式或在两者之间切换。

图3C是示出根据本发明一个实施例的在用户模式期间使用无线接入的调试和/或验证场景的框图1330。框图1330与图3B所示的框图1306相似，包括便携式设备1206、WAP1332和无线通信网络1338。在一个实施例中，当WAP1332处于逻辑访问模式或用户模式时，不需要CDB。应当注意，如果在框图1330中添加或移除一个或多个块(电路或元件)，则本发明的示例性实施例的基本概念不会改变。

WAP 1332包括WCB 1312和FPGA 1350，其中FPGA 1350包括各种LBs1318-1328。LBs1318-1328能够被编程来执行一组特定的逻辑功能。在一个实施例中，WCB 1312和FPGA1350在单个模具上制造。或者，WCB 1312和FPGA1350封装在单个模块上。

在一个方面中，WCB 1312能够识别和捕获由数字1362-1366指示的输入数据1352-1356到LB 1318。捕获的输入数据1352-1356随后经由无线通信网络1338从WCB 1312转发到设备1206。当LB 1318执行的逻辑功能完成时，输出1368被复制到WCB 1312以进行验证或调试过程。逻辑函数可以是任何函数，例如算术逻辑单元(ALU)、乘法器、加法器、减法器等。应该注意的是，LB1318可以包含多个可编程逻辑元件(“LEs”)或宏单元。

在操作中，经由WCB 1312在FPGA 1350中验证或调试功能逻辑的方法包括无线通信块(“WCB”)，该方法包括：当WCB 1312经由无线通信网络1338从诸如设备1206的远程设备接收调试请求时，识别诸如LB 1318的第一可配置LB基于调试请求从可配置的LBs 1318-1328的阵列中识别。当输入数据1352-1356继续移动到LB 1318时，WCB 1312获得输入数据1362-1366到LB1318的副本。输入数据1362-1366的副本经由无线通信网络1338从WCB 1312发送到远程设备1206。在从执行配置的逻辑功能的LB 1318接收到输出数据1368之后，输出数据1368经由无线通信网络1338发送到远程设备1206。当接收到输入数据1362-1366和输出数据1368时，远程设备1206能够基于输入数据和输出数据1362-1368正确地验证和/或调试LB 1318的功能。

使用具有无线功能的WAP 1332的一个优点是，它允许用户或运营商访问和验证FPGA的功能，而无需物理访问FPGA。

图4A是示出根据本发明一个实施例的能够使用一个或多个WCB提供网络通信的可无线访问的PLD(“WAP”)的框图100。框图100包括多个可编程分区区域(“PPR”)102-108、可编程互连阵列(“PIA”)150、内部配电网和区域输入/输出(“I/O”)端口166。PPRs 102-108还包括控制单元110、120、130、140、存储器112、122、132、142、可配置WCBs 152-158和逻辑块(“LBs”)116、126、136、146。注意，控制单元110、120、130、140可以被配置成一个单独的控制单元，并且类似地，存储器112、122、132、143也可以被配置成一个用于存储配置的单个存储器设备。此外，可配置WCB 152-158也可以组合成一个单独的可编程WCB。一方面，WAP是包含至少一个FPGA和WCB的PSD。应当注意，如果在框图100中添加或移除一个或多个块(电路或元件)，则本发明的示例性实施例的基本概念不会改变。

LBS 116、126、136、146包括多个LBs 118、128、138、148，其中每个LBs可进一步组织以包括一组图4A中未示出的可编程逻辑元件(“LEs”)或宏单元，在其他电路中。在一个示例中，每个LBs可包括32到512个可编程LES。I/O引脚(图4A中未示出)、LBs和LE由PIA 150和/或其他总线(如总线162、114、124、134、144)连接，以促进PIA 150和PPRs 102-108之间的通信。

每个LE包括可编程电路，如产品项矩阵和寄存器。例如，每个LE可以独立地配置为执行顺序和/或组合逻辑操作。应当指出，如果在屏蔽门上添加或移除一个或多个块和/或电路，屏蔽门的基本概念将不会改变。

控制单元110、120、130、140，也称为配置逻辑，可以是单个控制单元。例如，控制单元110基于存储在存储器112中的配置来管理和/或配置LBs 118中的单个LE。应该注意的是，一些I/O端口或I/O管脚是可配置的，因此它们可以配置为输入管脚和/或输出管脚。一些I/O管脚编程为双向I/O管脚，而其他I/O管脚编程为单向I/O管脚。单元110等控制单元用于根据系统时钟信号处理和/或管理PSD操作。

LBs 116、126、136、146可由最终用户编程。根据应用程序的不同，LBS可以配置为基于配置软件促进的预定义功能库来执行特定于用户的功能。在一些应用中，PSD还包括用于执行特定功能的一组固定电路。例如，PSD可以包括用于固定的不可编程处理器的半导体区域的一部分，以增强计算能力。

PIA 150通过各种内部总线(例如总线114、124、134、144、162)耦合到LBs 116、126、136、146。在一些实施例中，总线114、124、134、144和162是PIA 150的一部分。每条总线包括用于传输信号的信道或电线。应当注意的是，术语信道、路由信道、电线、总线、连接和互连是指相同或相似的连接，并将在这里互换使用。PIA 150还可用于通过I/O管脚和LBs直接或间接地从/到其他设备接收和/或传输数据。

WCB的功能，例如WCB 152，是能够经由无线通信网络在WAP和外部远程系统之间发送或接收信息的专用通信单元。一方面，可配置或可编程WCB能够被编程以促进使用无线通信的无线通信，例如但不限于Wi-Fi、蓝牙、蜂窝、卫星和/或无线网络。

采用可编程WCB的一个优点是使PSD能够在没有主机的情况下独立地与外部系统通信。

图4B是示出根据本发明一个实施例的用于促进包括WCB路由的各种组件的互连的路由逻辑或包含可编程阵列的结构的框图200。框图200包括控制逻辑206、PIA 202、I/O引脚230和时钟单元232。控制逻辑206可类似于图4A所示的控制单元，其提供各种控制功能，包括信道分配、差分I/O标准和时钟管理。控制逻辑206可以包含易失性存储器、非易失性存储器和/或易失性和非易失性存储器设备的组合，用于存储诸如配置数据之类的信息。在一个实施例中，控制逻辑206并入PIA 202。应当注意，如果在框图200中添加或移除一个或多个块(电路或元件)，则本发明的示例性实施例的基本概念不会改变。

I/O引脚230通过总线231连接到PIA 202，包含多个配置为接收和/或向外部设备发送信号的可编程I/O引脚。例如，每个可编程I/O引脚可配置为输入、输出和/或双向引脚。根据应用，I/O引脚230可并入控制逻辑206中。

在一个例子中，时钟单元232经由总线233连接到PIA 202，从诸如时钟树电路或全局时钟振荡器的其它组件接收各种时钟信号。在一个实例中，时钟单元232响应于系统时钟以及用于实现I/O通信的参考时钟来生成时钟信号。例如，根据应用，时钟单元232向PIA202提供包括参考时钟的时钟信号。

一方面，PIA 202被组织成包括信道组210和220、总线204和I/O总线114、124、134、144的阵列方案。信道组210、220用于促进基于PIA配置的LBs之间的路由信息。信道组还可以通过内部总线或诸如总线204的连接彼此通信。信道组210还包括互连阵列解码器(“IADs”)212-218。频道组220包括四个IADs 222-228。IAD的一个功能是为数据传输提供可配置的路由资源。

IAD例如IAD 212包括用于在I/O管脚、反馈输出和/或LBs输入之间路由信号以到达目的地的路由复用器或选择器。例如，IAD可以包括多达36个多路复用器，这些多路复用器可以布置在四个组中，其中每个组包含九行多路复用器。需要注意的是，每个通道组内的IAD数量是LBs内LEs数量的函数。

在一个实施例中，PIA 202指定用于处理WCB路由的特殊IAD，例如IAD218。例如，IAD 218被指定处理WCB和LBs之间的连接和/或路由，以便利使用无线网络的数据传输。应该注意的是，可以分配额外的IAD来处理WCB操作。

在PIA中使用IAD 218作为指定的WCB路由的优点是，它将WCB与FPGA集成，以使用检测到的附近无线通信网络提供网络通信。

图5A是示出根据本发明一个实施例的包含可编程逻辑电路(“PLC”)306和可编程WCB 302的IC 304的框图300。IC 304也称为半导体芯片或半导体芯片，是WAP，包括无线通信电路，例如可配置的WCB 302和PLC 306，其能够执行可编程逻辑功能，例如FPGA和PLD。框图300还包括天线308，天线308可以是独立装置或IC 304中的装配组件。应当注意，如果在框图300中添加或移除一个或多个块(电路或元件)，则本发明的示例性实施例的基本概念不会改变。

在一个例子中，PLC 306包含一组LBs或LBs 320，这些LBs或LBs 320以阵列配置方式组织，具有多个可配置块。LBs或LBs 320可以进一步组织成可编程LEs或宏单元的行和列，图3A中未示出，用于执行可编程逻辑功能。为了提供用户可选择或可编程逻辑功能，通常需要一个或多个LBs 320来提供所选择的功能。为了将多个LBs 320分组以执行用户选择的功能，使用可编程路由结构326互连一个或多个LBs 320。应该注意的是，每个可配置的LEs、LBs和/或LAB都可以有选择地编程来执行一个或多个逻辑功能。

在一个示例中，路由结构326是可配置连接的阵列，用于选择性地连接一个或多个LBs，以在LBs 320之间路由和处理数据。路由结构326的另一功能是在LBs 320和PLC 306的输入/输出端口之间路由数据或信息。一方面，路由结构326的至少一部分可被配置为根据WCB 302生成的功率控制信号向LBs320的至少一部分供电或终止来自LBs 320的至少一部分供电。

WCB 302在一个方面是可配置的或可编程的通信电路，其能够经由无线网络338在IC 304和外部系统336之间接收或发送信息。WCB 302包括发射器和接收器(“T/R”)开关311、接收器310、发射器312、频率合成器316和转换器318。在一个实施例中，WCB 302还包括控制电路、处理器或控制器，所述控制电路、处理器或控制器被配置成协助管理各种组件，例如接收器310、T/R开关311、发射器312、频率合成器316和/或转换器318。在替代实施例中，接收器310和发射器312被组合成一个或多个内置收发器，如编号330所示，其能够经由所选择的无线协议处理无线通信。应当注意，WCB 302可以包括诸如存储器和电源之类的附加组件。

发射器312，也称为无线电发射机，是能够产生代表数字信息的无线电波或频率的电子电信设备，其随后经由天线308发射。例如，无线电频率或波可以被发送到它们的远程目的地，例如外部系统336。信息或数据从频率合成器(“FS”)316馈送。

接收器310，也称为无线电接收器，是能够从天线308等天线接收无线电波或频率的电子电信设备。例如，天线308接收无线电波或频率，并将接收到的波或频率转发给接收器310，接收器310随后将接收到的波发送到转换器318以进行转换、调制和处理。应当注意，发射器/接收器开关311用于调度接收器310或发射器312是否可以使用天线308。一方面，开关311由IC 304中的控制器或控制电路控制或管理。

FS 316是能够从参考频率产生多个频率的频率发生器。例如，FS 316能够为各种无线通信协议生成频率范围。例如，FS 316可以生成用于Wi-Fi、蓝牙、无线电、卫星和/或蜂窝无线网络的频率。在一个示例中，FS 316包括诸如频率倍增、分频、频率混合和锁相环的子组件以产生预期频率。

在一个实施例中，转换器318是数字到模拟(“DAC”)和/或模拟到数字(“ADC”)转换器。注意，DAC是能够将数字信号转换为模拟信号的电路。类似地，ADC是被配置成将模拟信号转换成数字信号的转换电路。一方面，如编号328所示，转换器318的输出馈送到处理器或PLC 306。

在一个实施例中，使用内置收发器或收发器330来代替发射器和接收器。例如，内置收发器330包括编号310所示的一个或多个接收器、编号312所示的发射器和编号311所示的发射器/接收器开关。收发机的功能是发送和接收信息。无线收发器通常用于便携式设备，例如蜂窝电话、Wi-Fi调制解调器、无绳电话、卫星调制解调器、基于无线电的双向对讲机、蓝牙设备等。

一方面，收发器330可配置为提供具有不同无线通信协议的各种收发器功能。例如，收发器330可以包括Wi-Fi发射器和Wi-Fi接收器。或者，收发器330包括蓝牙发射器和蓝牙接收器。收发器330还可以根据应用包括蜂窝发射机和蜂窝接收机。收发器330，一方面，包括可选择的Wi-Fi收发机、可选择的蓝牙收发机和/或蜂窝收发机，其中收发器330能够选择内置(Wi-Fi、蓝牙、蜂窝等)收发机中的一个来经由无线网络处理所选择的无线通信。

一方面，IC 304包括未在图3A中示出的处理器或控制器，其中处理器可以是独立电路或WCB 302的一部分。或者，处理器可以是PLC 306的一部分。例如，处理器可以是被配置成基于例如由内置收发器330经由无线通信网络接收的唤醒信号选择性地激活LBs的至少一部分的控制电路。类似地，处理器、控制器或控制电路可被配置成响应于(例如)内置收发器330通过无线通信网络接收的睡眠信号，选择性地将LBs的至少一部分置于睡眠模式以节省功率。

一方面，处理器或控制电路被配置成响应于内置收发器330经由无线通信网络接收的功率信号来管理到LBs的至少一部分的功率分布。在另一方面，处理器能够根据收发器330接收到的数据请求从PLC 306检索数据，并通过无线通信网络338经由WCB 302将检索到的数据发送给请求诸如外部系统336的用户。

应注意，IC 304可用于或使用任何系统，例如但不限于便携式设备、监控系统、汽车、飞机、船舶、自动车辆、无人机、安全设备等。使用WCB 302的优点是，它促进IC 304与经由无线通信网络的远程外部系统之间的通信。

图5B是示出根据本发明一个实施例的包含多个可编程无线通信电路(“WCCs”)360-368的WCB 350的框图。WCB 350包括Wi-Fi WCC 360、蓝牙WCC 362、蜂窝WCC 364、卫星WCC 366、WCC选择器354和MUX 356。一方面，WCB 350类似于图3A所示的WCB 302，可以被编程为预定义无线协议之一。在另一方面，WCB 350可以被编程来处理多个无线通信网络。例如，WCB 350可以在使用Wi-Fi通信进行数据传输的同时促进用于认证的蓝牙通信。应当注意，如果在WCB 350中添加或移除一个或多个块(电路或元件)，则本发明的示例性实施例的基本概念不会改变。

在一个实施例中，Wi-Fi WCC 360包括Wi-Fi收发器、FS和转换器，其被配置为通过Wi-Fi通信网络使用Wi-Fi协议处理通信。Wi-Fi是一种基于IEEE802.11标准的无线局域网(WLAN)无线技术。需要注意的是，Wi-Fi系统能够连接到Wi-Fi通信网络，该网络可以进一步连接到因特网。Wi-Fi WCC 360，一方面，可由WCC选择器354激活或停用。

在一个实施例中，蓝牙WCC 362包括蓝牙收发器、FS和转换器，其被配置为通过蓝牙通信网络使用蓝牙协议处理通信。蓝牙是一种基于IEEE 802.15.1标准的无线网络，用于促进固定设备和移动设备之间的通信。蓝牙技术通常使用2.400到2.485GHz的短波长UHF(超高频)无线电波提供短距离无线通信。蓝牙也可以归类为个人局域网(PANs)。蓝牙WCC362，一方面，可由WCC选择器354激活或停用。

在一个实施例中，蜂窝WCC 364包括蜂窝收发器、FS和转换器，其被配置为通过蜂窝通信网络或蜂窝网络使用一个或多个蜂窝协议来处理通信。蜂窝通信网络也称为移动网络，被认为是其中一些链路是无线连接或连接的最后部分的通信网络。应当注意，蜂窝网络是在小区和基站中组织的，其中基站为一个或多个小区提供网络传输覆盖。蜂窝网络使用各种无线频带，例如但不限于GSM(全球移动系统)、UMTs(通用移动电信服务或3G)、ITE(长期演进或4G)、5G(第五代)等。一方面，蜂窝WCC 364可由WCC选择器354激活或停用。

在一个实施例中，卫星WCC 366包括卫星收发器FS和转换器，所述转换器被配置成通过卫星网络使用一个或多个卫星通信协议来处理通信。卫星网络，也称为卫星因特网，利用轨道上的各种通信卫星提供网络通信。在一个例子中，这些卫星也被称为地球静止卫星，使用k波段以每秒800兆位的速度提供数据传输。一方面，卫星WCC 366可由WCC选择器354激活或停用。

其它类型的无线通信可以选择其它WCC，例如WCC 368。例如，可使用特定定义的射频与外部系统通信。例如，可以使用特殊的射频来提供安全访问，以防止未经授权访问WAP。应当注意，Wi-Fi WCC 360、蓝牙WCC 362、蜂窝WCC 364和/或卫星WCC 366中描述的FSs和转换器可以组合或部分组合以简化可编程WCB的设计。

WCC选择器354一方面被配置为可选地选择一个或多个WCC以促进无线通信。在一个示例中，WCC选择器354包括各种可编程元件352，并且能够响应于控制信号370-378选择或激活WCC 360-368中的任何一个。在替代实施例中，可编程元件352可以是基于用于控制WCC 360-368的配置程序存储可编程信息的非易失性存储器。

MUX 356是多路复用器或任何其他合并组件，能够响应于来自WCCs360-368的输入而对输出358进行选通。在一个实施例中，MUX 356被组织成多个子复用器以促进激活多个WCC。

使用可编程WCB的一个优点是，它提供使用附近无线网络的可配置能力，以促进WAP和远程系统之间的网络通信。

图6A是示出根据本发明一个实施例的在能够促进PLD和远程系统之间的无线通信的IC中制造的WAP的框图400。在一个实施例中，WAP 402包括根据本发明一个实施例的PLC306、WCB 350、控制器406、存储器404和电源模块408。存储器404用于存储诸如配置信息之类的信息。应当注意，如果在框图400中添加或移除一个或多个块(电路或元件)，则本发明的示例性实施例的基本概念不会改变。

与图5B所示的WCB相同或相似的WCB 350包括多个WCC 360-368，例如Wi-Fi WCC、蓝牙WCC、蜂窝WCC、卫星WCC、WCC选择器和MUX。每个WCC(例如WCC 360)包括收发器330，收发器330包含发射器312、接收器310、T/R开关311和天线308。在一个示例中，天线308可由WCCs360-368共享。一方面，WCB 350被编程为同时处理一个或多个无线网络。例如，蓝牙可被激活以进行WAP 402认证，而Wi-Fi通信被激活以在WAP 402和外部系统之间传输信息。

与图5A所示的PLC相同或相似的PLC 306包括一组由可配置路由结构326连接的LBs 320。PLC 306根据用户的选择提供各种预定义的逻辑功能。一方面，PLC 306、WCB 350和控制器406沉积或制造在单个IC或模具上。

控制器406是能够执行被配置为提供各种功能的指令的数字处理单元，这些功能包括功率功能410、频率功能412、认证功能416和收发器功能418。一方面，功率功能410能够产生功率控制信号，以将PLC 306的至少一部分置于低功率或休眠模式以节省功率。类似地，功率功能410能够基于一组预定义条件从低功率模式唤醒或激活PLC 306的至少一部分。在一个例子中，功率功能410的输出被馈送到电源模块408，该电源模块408将用于将电源栅极到PLC306的至少一部分。

在一个实施例中，频率功能412用于识别应编程或配置的无线网络或网络WCB 350的类型。一方面，频率函数412可以动态地指示WCB 350重新编程以处理不同类型的无线网络。例如，如果WAP 402位于诸如汽车或飞机之类的移动对象中，则WAP 402可能必须基于无线网络的可用性动态地重新配置。例如，当某些位置没有蜂窝覆盖时，卫星网络的覆盖可能是足够的。此外，频率函数412可以促进网络连接以提高网络效率。

认证功能416用于保护WAP 402的访问。在一个实施例中，使用例如蓝牙的唯一无线通信密钥用于证实请求访问WAP 402的请求者或用户的真实性。需要注意的是，使用一种无线通信(如蜂窝)进行认证，使用另一种无线通信(如Wi-Fi)进行数据传输，可以提高WAP接入的安全性。

收发机功能418在一个方面是管理发射机和接收机的活动。根据应用程序的不同，一些WAP可能不需要接收器，因为它不需要接收任何信息。例如，捕获图像的安全监视器可能不需要接收器，因为它不需要接收任何指令。类似地，一些WAP可能不需要发射机，因为它不需要传输任何信息。

使用WAP的一个优点是，它允许用户或订阅者访问WAP而不必经过主机。

图6B是示出根据本发明一个实施例的模块502的框图500，该模块502包含多个IC，包括可编程芯片和内置通信芯片。在一个例子中，模块502是能够容纳多个IC或芯片的多芯片模块(“MCM”)。模块是包含导电端子(或引脚)和基板的电子组件。一方面，MCM能够容纳多个集成电路、芯片、半导体模具或可以集成或连接到基板的任何其他组件。一方面，模块502包括WCB510、FPGA 512、电源516和控制器518。应当注意，如果在框图500中添加或移除一个或多个块(芯片或元件)，则本发明的示例性实施例的基本概念不会改变。

在一个实施例中，模块502包括第一IC、第二IC和能够提供可无线接入的逻辑设备的基板。基板被配置为为为安装的集成电路以及输入/输出端子提供互连。一方面，第一IC被放置在基板上，并且包含可配置的LBs阵列和路由结构。可配置lB可选择性地编程以执行一个或多个逻辑功能。在一个例子中，第一个IC是FPGA 512。放置或安装在基板上的第二IC是可配置的WCB 510。一方面，WCB 510包括控制电路和内置收发器，用于促进经由无线通信网络在模块502和外部系统之间传输信息。应注意，内置收发器包括可选择的Wi-Fi收发器和可选择的蓝牙收发器。

一方面，控制器518被配置为选择可选择的Wi-Fi和蓝牙收发器之一。在一个实施例中，控制器518还被配置为提供其他功能，例如但不限于电源管理、系统激活、无线通信协议、认证等。控制器518也可以集成到WCB 510或FPGA512中。

在一个实施例中，电源516用于管理模块的功耗。例如，如果模块未处于活动状态，则模块的一部分(如FPGA)处于休眠模式。电源516也可以是独立的电源，包括但不限于电池、太阳能、电源存储、市政电源接收器等。

使用包含多个IC(包括WCB)的模块的一个优点是，它允许用户或订阅者访问FPGA而不必经过主机。

本发明的示例性实施例包括各种处理步骤，下面将描述这些步骤。本实施例的步骤可以体现在机器或计算机可执行指令中。该指令可用于使用该指令编程的通用或专用系统执行本发明的示例性实施例的步骤。或者，本发明的示例性实施例的步骤可以由包含用于执行这些步骤的硬接线逻辑的特定硬件组件来执行，或者由编程的计算机组件和自定义硬件组件的任意组合来执行。

图7A是示出根据本发明一个实施例的经由WCB对FPGA进行无线编程的过程的流程图。在框602，WCB的处理能够检测经由无线通信网络从远程系统发起的用于启动FPGA重新配置的FPGA访问请求。在一个示例中，无线通信网络是Wi-Fi网络，其中Wi-Fi信号由WCB中的内置Wi-Fi收发器接收。

在框604，WCB经由无线通信网络从远程系统接收用于FPGA编程的配置比特流。一方面，WCB被配置为通过由WCB中的控制电路根据配置比特流发起的唤醒信号来唤醒至少一些LBs。配置位流由CDB根据FPGA访问请求进行处理。

在框606，配置比特流被转发到CDB以启动配置流程。在一个示例中，在无线协议中格式化的配置比特流被转换为可执行的netlist。

在框608，CDB被配置为基于配置比特流在FPGA中编程或映射可配置LBs的至少一部分。在一个实施例中，根据配置比特流识别基于合成字段的门级网表。在配置流程中，门级网表随后被映射到FPGA中。该过程能够根据门级网表由CDM对已编程的FPGA逻辑进行验证和调试。在用户设备或远程系统编辑和编译配置比特流之后，WCB能够认证远程系统以无线传输配置比特流。在一个示例中，响应于用于接收配置比特流的无线控制信号，选择来自WCB的Wi-Fi收发器。该处理能够基于用于获取配置比特流的无线控制信号来选择WCB中的蓝牙收发器、Wi-Fi收发器、蜂窝收发器或卫星收发器。

图7B是示出根据本发明一个实施例的WAP处理的流程图601。在框612，包含可编程WCB的FPGA处理经由无线通信网络从远程系统接收内置无线收发器(“BWT”)的通信请求。例如，通过Wi-Fi网络上的内置Wi-Fi收发器通过Wi-Fi信号接收通信请求。

在框614，根据经由路由结构的通信请求获得来自可配置LBs的数据。例如，在WCB中的控制电路响应于通信请求而唤醒至少一些LBs之后，数据由LBs根据通信请求进行处理。

在框616，根据基于数据的第一无线传输协议生成数据包。例如，数据流由内置Wi-Fi发送器以预定义的Wi-Fi协议组成。

在框618，该处理能够经由BWT经由无线通信网络将所述数据包发送到远程系统。例如，数据流通过Wi-Fi通信网络传输到远程系统。在一个实施例中，响应于无线控制信号在WCB中选择Wi-Fi收发器。或者，可以根据无线控制信号来选择蓝牙收发器、Wi-Fi收发器、蜂窝收发器或卫星收发器。

在另一个实施例中，可将FPGA中的WCB配置为提供电源管理以降低功耗。例如，可以将WCB配置为始终打开或活动，同时关闭逻辑的FPGA部分以节省电源。例如，WCB可以在数据传输发生时唤醒逻辑的FPGA部分。

在一个方面，具有可编程WCB的FPGA的电源管理过程能够将BWT保持在激活模式，同时将LB置于FPGA的休眠模式以节省电源。例如，当允许向BTW连续供电时，向LBs的电源被切断或停止。当BWT通过无线通信网络从远程系统接收到接入请求时，BWT响应于接入请求而激活或唤醒FPGA的LBs。随后，可以通过访问请求上的路由结构从基于LB的部分检索数据。在生成以无线协议格式化的数据包之后，数据包由BWT经由无线通信网络传送到远程系统。

虽然已经示出并描述了本发明的特定实施例，但是对于本领域的普通技术人员来说，显而易见的是，基于本文中的教导，可以在不脱离本发明的该示例性实施例及其更广泛方面的情况下进行改变和修改。因此，所附权利要求旨在在其范围内包含在本发明的本示例性实施例的真正精神和范围内的所有此类改变和修改。

Claims (10)

1.一种对包含无线通信块(“WCB”)的现场可编程门阵列(“FPGA”)进行编程的方法，其特征在于，包括：

在完成FPGA验证过程后，通过所述WCB的控制电路检测错误；

通过无线通信网络将所述WCB的错误发送到请求修复的远程系统；

通过无线通信网络由所述WCB从所述远程系统接收配置比特流以重新编程FPGA，从而修复所述错误；

将所述配置比特流转发到配置下载块(“CDB”)，以启动配置流程；以及

由所述CDB响应于所述配置比特流，对FPGA中的至少一部分可配置逻辑块(“LBs”)进行编程。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于还包括根据所述配置比特流识别门级网表。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于还包括将所述门级网表映射到所述FPGA以配置FPGA的逻辑功能。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于还包括根据所述门级网表由所述CDM验证和调试编程的FPGA逻辑。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于还包括根据用于获取所述配置比特流的无线控制信号，在所述WCB中选择蓝牙收发器、Wi-Fi收发器、蜂窝收发器和卫星收发器之一。

6.一种通过无线通信块(“WCB”)验证现场可编程门阵列(“FPGA”)中的功能逻辑的方法，其特征在于，该方法包括：

由所述WCB经由无线通信网络接收来自远程设备的调试请求；

根据所述调试请求，从所述FPGA中的多个可配置LBs中识别第一可配置逻辑块(“LB”)；

获取到所述第一可配置LB的输入数据，并通过无线通信网络将输入数据从所述WCB发送到所述远程设备；以及

根据输入数据从所述第一可配置LB接收输出数据，并经由无线通信网络将所述输出数据发送到所述远程设备。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，还包含识别所述FPGA处于逻辑存取模式。

8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，还包括授权所述远程设备经由所述WCB直接无线访问所述FPGA的逻辑功能。

9.如权利要求6所述的方法，其特征在于，还包括响应于用于与所述远程设备通信的无线控制信号从所述WCB选择Wi-Fi收发器。

10.如权利要求6所述的方法，其特征在于，还包括基于用于与所述远程设备通信的无线控制信号在所述WCB中选择蓝牙收发器、Wi-Fi收发器、蜂窝收发器和卫星收发器之一。

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