CN202995711U - 一种实现fpga原型验证远程控制的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例公开了一种实现FPGA原型验证远程控制的装置，其中一实施例中包括主控芯片，非易失性存储芯片，可编程时钟芯片和至少一个从FPGA芯片，进一步包括网络接口模块，主控芯片包括命令解析模块，网络通信模块，时钟设置模块，在线调试模块和配置存储模块，命令解析模块分别与网络通信模块，时钟设置模块，在线调试模块和配置存储模块相连进行双向数据传输，网络通信模块与网络接口模块相连，时钟设置模块与可编程时钟芯片相连，配置存储模块与非易失性存储器芯片相连，在线调试模块和配置存储模块通过总线与至少一个从FPGA芯片相连。本实用新型用于采用TCP/IP网络协议实现FPGA原型验证系统的远程控制和在线调试。

Description

一种实现FPGA原型验证远程控制的装置

技术领域

本实用新型属于FPGA原型验证领域，特别地涉及一种实现FPGA原型验证远程控制的装置。

背景技术

现场可编程门阵列(Field Program Gate Array，FPGA)原型验证是一种在FPGA上搭建片上系统(System on Chip，SOC)和专用集成电路(ApplicationSpecific Integrated Circuit，ASIC)设计原型的方法学，可以方便的进行硬件验证和早期软件开发，此方法学也称为ASIC原型验证或SOC原型验证，可以加快ASIC等设计的开发，缩短研发周期，降低ASIC应用系统的开发成本，提高了流片的成功率。

现有的FPGA原型验证技术中，FPGA原型验证系统主要通过通用串行总线(Universal Serial BUS，USB)接口或者串口来实现近端调试和控制。这样的应用场景下，一个FPGA原型验证系统受到传输线和信号传输能力的限制，用户进行FPGA原型验证的时候只能在FPGA原型验证系统旁边工作，这会造成用户的使用不便，不能使FPGA原型验证系统应用效能最大化。

故，针对目前现有技术中存在的上述缺陷，实有必要进行研究，以提供一种方案，解决现有技术中存在的缺陷，避免无法对FPGA原型验证系统进行远程控制、在线调试的技术问题。

实用新型内容

为解决上述问题，本实用新型的目的在于提供一种实现FPGA原型验证远程控制的装置，用于采用TCP/IP网络协议实现FPGA原型验证系统的远程控制和在线调试，解决了现有FPGA原型验证系统无法进行远程控制和在线调试的问题。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案为：

一种实现FPGA原型验证远程控制的装置，包括主控芯片，非易失性存储芯片，可编程时钟芯片和至少一个从FPGA芯片，进一步包括网络接口模块，所述主控芯片包括命令解析模块，网络通信模块，时钟设置模块，在线调试模块和配置存储模块，所述命令解析模块分别与所述网络通信模块，时钟设置模块，在线调试模块和配置存储模块相连进行双向数据传输，所述网络通信模块与网络接口模块相连，所述时钟设置模块与所述可编程时钟芯片相连，所述配置存储模块与所述非易失性存储器芯片相连，所述在线调试模块和配置存储模块通过总线与所述至少一个从FPGA芯片相连。

优选地，进一步包括USB接口模块，所述主控芯片进一步包括在主控芯片内与所述命令解析模块相连，板上与所述USB接口模块相连的USB通信模块。

优选地，进一步包括温度测试模块和电压电流测试模块，所述主控芯片进一步包括在主控芯片内与所述命令解析模块相连，板上与所述温度测试模块和电压电流测试模块相连的状态监测模块。

与现有技术采用的串行接口实现与主机通信相比，本实用新型具有以下有益效果：

(1)通过设置网络通信接口采用TCP/IP网络协议实现FPGA原型验证系统与主机的远程控制和在线调试，解决了现有FPGA原型验证系统无法进行远程控制和在线调试的问题；

(2)同时设置了USB接口实现了FPGA原型验证板与主机的近端通信和调试；

(3)通过进一步设置温度测试模块和电压电流测试模块，实现了对本实用新型实施例的实现FPGA原型验证远程控制的装置的实时温度，电压和电流状态监测。

附图说明

图1为本实用新型实施例一的实现FPGA原型验证远程控制的装置的结构示意图；

图2为本实用新型又一实施例的实现FPGA原型验证远程控制的装置的结构示意图。

附图标记说明：

10-主控芯片；101-命令解析模块；102-网络通信模块；103-时钟设置模块；104-在线调试模块；105-配置存储模块；106-USB通信模块；107-状态监测模块；20-网络接口模块；30-可编程时钟芯片；40-非易失性存储器芯片；50-USB接口模块；106-USB通信模块；60-温度测试模块；70-电压电流测试模块。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型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实用新型，并不用于限定本实用新型。

相反，本实用新型涵盖任何由权利要求定义的在本实用新型的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本实用新型有更好的了解，在下文对本实用新型的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本实用新型。

参考图1，所示为本实用新型实施例一的实现FPGA原型验证远程控制的装置的结构示意图，其包括主控芯片10，非易失性存储芯片40，可编程时钟芯片30，至少一个从FPGA芯片，图中示出了FPGA1，......，FPGAn，以及进一步包括的网络接口模块20，其中主控芯片10进一步包括命令解析模块101，网络通信模块102，时钟设置模块103，在线调试模块104和配置存储模块105，命令解析模块101分别与网络通信模块102，时钟设置模块103，在线调试模块104和配置存储模块105相连进行双向数据传输，网络通信模块102与网络接口模块20相连，时钟设置模块103与可编程时钟芯片30相连，配置存储模块105与非易失性存储器芯片40相连，在线调试模块104和配置存储模块105通过总线与至少一个从FPGA芯片相连。网络接口模块20包括以太网接口和PHY芯片。网络通信模块102包含一个MAC子层控制器和TCP/TP协议栈，MAC子层控制器负责将从网络接口模块20接收来的帧格式数据拆解出符合IP数据报格式的数据，传往TCP/IP协议栈；TCP/IP协议栈再还原出初始的用户配置文件，传送给命令解析模块101；同时TCP/IP协议栈也可以按照IP数据报格式传送给MAC子层控制器，然后MAC子层控制器就将IP数据报格式的数据打包成帧格式的数据发往网络接口模块20，完成和主机的数据交互。同时命令解析模块101负责根据从网络通信模块102接收到的命令来判断当前数据要发往的模块。当在线调试模块104有发往主机的请求时，也要经过命令解析模块101来传送给网络通信模块102。时钟设置模块103负责将从主机端传送过来的可编程时钟寄存器参数的值发往可编程时钟芯片30，实现了对板载时钟的灵活设置，提高了FPGA原型验证的效率。配置存储模块105将配置文件存储到外部的非易失性存储器芯片40，当从FPGA芯片复位时，负责将从FPGA芯片自动加载模式的地址线和数据线和非易失性存储器芯片40的地址和数据线连通。在线线调试模块104负责将在线配置文件解析对从FPGA芯片的JTAG扫描链的IR(Instruction Register，指令寄存器)和DR(Data Register，数据寄存器)的访问，并生成访问时序。

如图2所示，在又一实施例中，本实用新型实施例的实现FPGA原型验证远程控制的装置可进一步包括USB接口模块50，同时，主控芯片10进一步包括在主控芯片10内与所述命令解析模块101相连，板上与USB接口模块50相连的USB通信模块106，可通过USB接口实现主机对FPGA原型验证的近端控制和调试。

另外一些实施例中，本实用新型的进一步包括温度测试模块60和电压电流测试模块，所述主控芯片10进一步包括在主控芯片10内与所述命令解析模块10相连，板上与所述温度测试模块60和电压电流测试模块70相连的状态监测模块107。通过温度测试模块60和电压电流测试模块70采集到PPGA原型验证板的温度、电压和电流信息，同时状态监测模块107负责将上述信息发送至主机，实现对板载状态的实时监测，一旦检测异常，可随即停止PPGA原型验证板的工作，提高了PPGA原型验证板工作的稳定性。

FPGA原型验证远程控制实现的工作过程如下：

(1)用户在主机端通过上位机软件生成命令文件，包括的信息可以有下载配置数据、状态监测的请求、时钟设定的参数值等。

(2)命令文件在主机端按照TCP/IP格式的封装，然后以成帧的格式传输到因特网上。

(3)经过因特网的传输到达FPGA原型验证板后，封装后的命令文件会在网络接口模块和网络通信模块的共同作用下完成解封装的过程，还原出用户设定的命令文件。

(4)命令解析模块完成对命令文件的解析，将主机端的命令解析到FPGA原型验证板上的各个子模块。

(5)FPGA原型验证板上的状态和调试信息也可以通过网络通信模块和网络接口模块来完成和主机端的交互。

其中对于主机和FPGA原型验证板的具体远程通信的过程如下：在TCP/IP体系结构中，在运输层采用TCP协议。因为对于FPGA原型验证板远程控制的应用来说，传输的文件的可靠性是很重要的。而通过TCP传输的数据能够达到无差错，不丢失，不重复，并且按序到达的要求。在主机端，用户产生的配置文件以字节流的方式经过运输层时，会被增加上TCP端口号，这个是和FPGA原型验证板上的端口号相一致的，可以事先设定好；之后进入网际层，字节流再增加上IP地址；通过网络接口层时，会被封装成帧的格式，并加上MAC地址。在FPGA原型验证板端：经过网络的可靠传输，在网络接口模块，根据MAC地址的指示，准确地接收来自主机端的数据，并将去掉MAC地址后的数据传送到网络通信模块；网络通信模块将接收来的数据比对IP地址和TCP端口号，一致时就接收，否则舍弃。经过网络通信模块还原出的配置文件信息就传送到命令解析模块，完成远端命令的接收过程。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种实现FPGA原型验证远程控制的装置，包括主控芯片(10)，非易失性存储芯片(40)，可编程时钟芯片(30)和至少一个从FPGA芯片，其特征在于，进一步包括网络接口模块(20)，所述主控芯片(10)包括命令解析模块(101)，网络通信模块(102)，时钟设置模块(103)，在线调试模块(104)和配置存储模块(105)，所述命令解析模块(101)分别与所述网络通信模块(102)，时钟设置模块(103)，在线调试模块(104)和配置存储模块(105)相连进行双向数据传输，所述网络通信模块(102)与网络接口模块(20)相连，所述时钟设置模块(103)与所述可编程时钟芯片(30)相连，所述配置存储模块(105)与所述非易失性存储器芯片(40)相连，所述在线调试模块(104)和配置存储模块(105)通过总线与所述至少一个从FPGA芯片相连。

2.根据权利要求1所述的实现FPGA原型验证远程控制的装置，其特征在于，进一步包括USB接口模块(50)，所述主控芯片(10)进一步包括在主控芯片(10)内与所述命令解析模块(101)相连，板上与所述USB接口模块(50)相连的USB通信模块(106)。

3.根据权利要求1或2所述的实现FPGA原型验证远程控制的装置，其特征在于，进一步包括温度测试模块(60)和电压电流测试模块，所述主控芯片(10)进一步包括在主控芯片(10)内与所述命令解析模块(10)相连，板上与所述温度测试模块(60)和电压电流测试模块(70)相连的状态监测模块(107)。

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