JP2007279826A - Configuration data updating device and method therefor - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a technology for updating a configuration ROM of an FPGA (Field Programmable Gate Array) mounted on a stand-alone type board without requiring any expensive facility. <P>SOLUTION: This configuration data updating device for updating a configuration ROM to be applied for configuring the large-scaled integrated circuit having a regular logical block structure capable of programming including an FPGA is provided with a means 36 for backing up the data of the configuration ROM before update. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、特に、病院でのＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）に関するコンフィグレーションＲＯＭの更新に関する。   The present invention particularly relates to updating a configuration ROM related to a field programmable gate array (FPGA) in a hospital.

ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）やＰＬＤ（Programmable Logic Device）は、規則的な論理ブロック構造を有する大規模集積回路であり、それらの論理機能と接続関係を書込むことで、ユーザ側でプログラミングが可能となる。
このためのコンフィギュレーション方式として、以下のものがある。 FPGAs (Field Programmable Gate Arrays) and PLDs (Programmable Logic Devices) are large-scale integrated circuits with a regular logic block structure that can be programmed by users by writing their logic functions and connections. It becomes.
There are the following configuration methods for this purpose.

（１）パソコンを用いたコンフィギュレーション
パソコン（ＰＣ）のパラレルバスを利用し、これに専用のパラレルケーブルを接続し、ＪＴＡＧ機能によりＦＰＧＡにコンフィギュレーションを行う。または、パソコン（ＰＣ）のシリアルバスを利用し、これに専用のシリアルケーブルを接続し、ＪＴＡＧ機能によりＦＰＧＡにコンフィギュレーションを行う。 (1) Configuration using a personal computer
A parallel bus of a personal computer (PC) is used, a dedicated parallel cable is connected thereto, and the FPGA is configured by the JTAG function. Alternatively, a serial bus of a personal computer (PC) is used, a dedicated serial cable is connected thereto, and the FPGA is configured by the JTAG function.

（２）ＲＯＭを用いたコンフィギュレーション
シリアルＲＯＭ（ワンタイムＲＯＭ）またはパラレルＲＯＭ（ＥＰＲＯＭ／ＥＥＰＲＯＭ）を使い、専用の配線にて装置の起動時とリスタート時にＦＰＧＡ／ＰＬＤに書込む。または、書替え可能なＦＲＡＳＨ−ＲＯＭを使い、起動時とリスタート時に書込む。 (2) Configuration using ROM
Serial ROM (one-time ROM) or parallel ROM (EPROM / EEPROM) is used, and data is written to the FPGA / PLD by a dedicated wiring when the device is started and restarted. Alternatively, use a rewritable FASH-ROM and write at startup and at restart.

（３）その他
同じプリント板上にプロセッサがある場合、このプロセッサからＪＴＡＧ機能を用いてＦＰＧＡ／ＰＬＤに直接にコンフィギュレーションを行う。プロセッサは、コンフィギュレーション終了後には本来の処理機能に戻して使用する。 (3) Other
If there is a processor on the same printed circuit board, the FPGA / PLD is directly configured from this processor using the JTAG function. After the configuration is completed, the processor returns to the original processing function and uses it.

上記のコンフィギュレーションにおいて、ＲＯＭを用いたコンフィギュレーションが広く用いられている（特許文献１参照）。そして、従来のスタンドアロンタイプのボードに実装されているコンフィグレーションＲＯＭはソケット式であり、容易に脱着可能であり、病院などにおいてＦＰＧＡのトラブルが発生した場合は、コンフィグレーションＲＯＭを取り替えることによって更新していた。   In the above configuration, a configuration using a ROM is widely used (see Patent Document 1). The configuration ROM mounted on the conventional stand-alone board is socket-type and can be easily removed. If a FPGA trouble occurs in a hospital, etc., it can be updated by replacing the configuration ROM. It was.

ところが、現在ＲｏＨＳ指令に対応したコンフィグレーションＲＯＭに置き換える必要があるが、従来使用してきたソケット式のコンフィグレーションＲＯＭはＲｏＨＳ指令に対応していない。ＲｏＨＳ対応品は面実装タイプのコンフィグレーションのみであるが、このＲＯＭをボードに実装した場合、コンフィグレーションＲＯＭの交換はできない。   However, it is necessary to replace the configuration ROM currently corresponding to the RoHS command, but the socket-type configuration ROM that has been used conventionally does not support the RoHS command. The RoHS-compliant product has only a surface mount type configuration, but when this ROM is mounted on a board, the configuration ROM cannot be replaced.

この場合において、ＰＣを使用すれば、専用ケーブルにて面実装タイプのコンフィグレーションＲＯＭの更新も可能だが、全てのサイトのサービスマンが更新ソフトのスペックを満たしたＰＣを所有している保障はなく、アプリケーションソフトの配布、サービスマンの教育、投資コストを考えると、ＰＣによるコンフィグレーションＲＯＭの更新は現実的ではない。   In this case, if a PC is used, the surface mount type configuration ROM can be updated with a dedicated cable. However, there is no guarantee that service personnel at all sites possess PCs that meet the specifications of the update software. Considering application software distribution, serviceman education, and investment costs, updating the configuration ROM by a PC is not practical.

また、コンフィグレーション専用のダウンロードユニットも市販されているが、このコンポーネントの場合、仮にダウンロードに失敗した場合、ひとまず元のコンフィグレーションＲＯＭの内容に戻すといった応急処置が出来ず、ソケット式のＲＯＭ交換方法と等価とはいえない。   A dedicated download unit for configuration is also available on the market, but in the case of this component, if the download fails, it is not possible to take emergency measures such as restoring the contents of the original configuration ROM. Is not equivalent.

このように、病院などでのＦＰＧＡに関するコンフィグレーションＲＯＭの更新時において、特にターゲットとなるボードがネットワークなどで更新する環境では無いこと、コンフィグレーションＲＯＭがソケット式ではなく面実装タイプのＲＯＭであること、ボード交換による更新は不可な状況時では、更新したものを元に戻すような操作ができない。
特開２００２−３４２０８５号公報 As described above, when updating the configuration ROM related to the FPGA in a hospital or the like, the target board is not in an environment for updating over the network or the like, and the configuration ROM is not a socket type but a surface mount type ROM. In a situation where updating by replacing the board is not possible, an operation for returning the updated one cannot be performed.
JP 2002-342085 A

本発明は、高価な設備を要することなく、スタンドアロンタイプのボードに実装されたＦＰＧＡのコンフィグレーションＲＯＭを更新する技術を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a technique for updating an FPGA configuration ROM mounted on a stand-alone type board without requiring expensive equipment.

本発明では、コンフィグレーションＲＯＭに対して内容の更新をおこなう際、既に書き込まれている現状のＲＯＭデータ内容をバックアップした後に、更新データのダウンロードを開始するようにしている。これにより、コンフィグレーションＲＯＭ更新失敗のケースだけではなく、論理ミスにより元の状態に戻したいケースでも同様にリードバックの活用ができる。   In the present invention, when updating the contents of the configuration ROM, download of the update data is started after backing up the current ROM data contents already written. As a result, not only the configuration ROM update failure case but also the case where it is desired to return to the original state due to a logic error, readback can be used in the same manner.

具体的には、本発明の局面に係るコンフィグレーションデータ更新装置は、ＦＰＧＡを含むプログラミングが可能な規則的な論理ブロック構造を有する大規模集積回路のコンフィグレーションを行うのに適用されるコンフィグレーションＲＯＭを更新するためのコンフィグレーションデータ更新装置において、前記コンフィグレーションＲＯＭの更新前のデータをバックアップする手段を備えたことを特徴する。   Specifically, a configuration data update device according to an aspect of the present invention is a configuration ROM applied to configure a large-scale integrated circuit having a regular logic block structure that can be programmed including an FPGA. The configuration data updating device for updating the configuration is characterized by comprising means for backing up the data before updating the configuration ROM.

本発明によれば、更新に際してどのような状況においても、例えば問題が発生した場合でもコンフィグレーションＲＯＭの内容を元に戻すことが可能であり、その結果サービス対応時間を大幅に削減することが可能になる。   According to the present invention, it is possible to restore the contents of the configuration ROM in any situation during the update, for example, even if a problem occurs. As a result, the service response time can be greatly reduced. become.

図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明のコンフィグレーションＲＯＭの更新の概要を説明するための図である。図１において、（ａ）は、従来のコンフィグレーションＲＯＭの更新に係る図であって、（ｂ）は、本発明の一実施形態に係るコンフィグレーションＲＯＭの更新に係る図である。ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）１０は、通常ＳＲＡＭによって構成され、電源オン時などにおいて、コンフィグレーションＲＯＭ２０からデータを読み込んで、必要な設定を行う。なお、コンフィグレーションＲＯＭ２０は、電気的に書き換え可能な不揮発性メモリ（例えば、ＥＥＰＲＯＭ）である。 Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram for explaining an outline of updating the configuration ROM of the present invention. In FIG. 1, (a) is a diagram related to the update of the conventional configuration ROM, and (b) is a diagram related to the update of the configuration ROM according to the embodiment of the present invention. An FPGA (Field Programmable Gate Array) 10 is usually composed of an SRAM, and reads data from the configuration ROM 20 and performs necessary settings when the power is turned on. The configuration ROM 20 is an electrically rewritable nonvolatile memory (for example, EEPROM).

そして、コンフィグレーションＲＯＭ２０を更新する場合には、図１（ａ）に示すように、ダウンロードユニット３０を用いて、図示しないＪＴＡＧによりコンフィグレーションＲＯＭ２０の内容を書き換えることによって、コンフィグレーションＲＯＭ２０の内容を更新している。このような更新方法では、例えば、更新が失敗した場合や、更新した内容に問題が発見された場合などに、更新したコンフィグレーションＲＯＭ２０の内容を元に戻すことができない。   When the configuration ROM 20 is updated, as shown in FIG. 1A, the contents of the configuration ROM 20 are updated by rewriting the contents of the configuration ROM 20 with a JTAG (not shown) using the download unit 30. is doing. With such an update method, for example, when the update fails or when a problem is found in the updated contents, the updated contents of the configuration ROM 20 cannot be restored.

そこで、本発明の一実施形態では、図１（ｂ）に示すように、ダウンロードユニット３０に、更新前のコンフィグレーションデータをバックアップしておき、その後にコンフィグレーションＲＯＭ２０に更新データを書き込むようにしている。これにより、更新の失敗や、更新後の不具合によって、コンフィグレーションＲＯＭ２０の内容を更新前の状態に即座に書き戻すことができる。   Therefore, in one embodiment of the present invention, as shown in FIG. 1B, the configuration data before update is backed up in the download unit 30, and then the update data is written in the configuration ROM 20. Yes. Thereby, the contents of the configuration ROM 20 can be immediately written back to the state before the update due to the failure of the update or the trouble after the update.

このダウンロードユニット３０の概略構成を図２に示す。図２に示すように、ダウンロードユニット３０は、ダウンロードユニット３０の全体を制御するための制御部３２と、更新データが記録されたメモリ３６と、コンフィグレーションＲＯＭ２０とＪＴＡＧによる通信を行うためのインターフェース３４と、ＰＣなどの外部機器と通信を行うためのインターフェース３８とを備えている。   A schematic configuration of the download unit 30 is shown in FIG. As shown in FIG. 2, the download unit 30 includes a control unit 32 for controlling the entire download unit 30, a memory 36 in which update data is recorded, and an interface 34 for communicating with the configuration ROM 20 and the JTAG. And an interface 38 for communicating with an external device such as a PC.

上記のような構成において、更新データは、インターフェース３８を介して、外部機器から入力されて、メモリ３６に記憶される。このメモリ３６は、コンフィグレーションＲＯＭ２０と同様のＥＥＰＲＯＭなどの電気的に書き換え可能な不揮発性メモリである。そして、この更新データが、インターフェース３４を介して、コンフィグレーションＲＯＭ２０に書き込まれる。ここで、本実施形態では、コンフィグレーションＲＯＭ２０の内容を更新する前に、メモリ３６にコンフィグレーションＲＯＭ２０の内容がバックアップされる。その後、メモリ３６に記憶された更新データが、インターフェース３４を介してコンフィグレーションＲＯＭ２０に書き込まれる。従って、メモリ３６には、更新データ用の記憶領域と、更新前のコンフィグレーションＲＯＭ２０のバックアップデータ用の記憶領域を有していればよい。なお、バックアップデータのコンフィグレーションＲＯＭ２０への書き戻しは、例えば、ダウンロードユニット３０に、図示しない書き戻し用の操作ボタンを操作することにより行えばよい。   In the configuration as described above, the update data is input from the external device via the interface 38 and stored in the memory 36. The memory 36 is an electrically rewritable nonvolatile memory such as an EEPROM similar to the configuration ROM 20. Then, the update data is written into the configuration ROM 20 via the interface 34. Here, in the present embodiment, before updating the contents of the configuration ROM 20, the contents of the configuration ROM 20 are backed up in the memory 36. Thereafter, the update data stored in the memory 36 is written into the configuration ROM 20 via the interface 34. Therefore, the memory 36 may have a storage area for update data and a storage area for backup data of the configuration ROM 20 before update. The backup data may be written back to the configuration ROM 20 by, for example, operating the download unit 30 on a write-back operation button (not shown).

図３を参照して、上記のように構成された本発明の一実施形態に係るコンフィグレーションＲＯＭ２０の更新に係る動作を説明する。図３は、本発明の一実施形態に係るコンフィグレーションＲＯＭ２０の更新に係る動作の流れを示すフローチャートである。なお、本動作は、工場でダウンロードユニット３０に更新用のコンフィグレーションＲＯＭデータをダウンロードユニット３０に書き込んで、当該ダウンロードユニット３０を使用して病院側に設けられたコンフィグレーションＲＯＭ２０を更新する場合の手順を示したものである。   With reference to FIG. 3, an operation related to the update of the configuration ROM 20 according to the embodiment of the present invention configured as described above will be described. FIG. 3 is a flowchart showing a flow of operations related to the update of the configuration ROM 20 according to the embodiment of the present invention. In this operation, the configuration ROM data for update is written in the download unit 30 in the download unit 30 at the factory, and the configuration ROM 20 provided on the hospital side is updated using the download unit 30. Is shown.

まず、工場で、技術部がダウンロードユニット３０に更新用のコンフィグレーションＲＯＭデータをダウンロードユニット３０に書き込む（ステップＳ１）。コンフィグレーションＲＯＭ２０の更新用データを書き込んだダウンロードユニット３０を病院へ出荷する（ステップＳ２）。病院でダウンロードユニット３０を受け取ったサービスマンは、次の手順でコンフィグレーションＲＯＭ２０を更新する。   First, at the factory, the engineering department writes configuration ROM data for update to the download unit 30 in the download unit 30 (step S1). The download unit 30 in which the update data in the configuration ROM 20 is written is shipped to the hospital (step S2). The service person who has received the download unit 30 at the hospital updates the configuration ROM 20 in the following procedure.

まず、コンフィグレーションＲＯＭ２０のバックアップを行う（ステップＳ３）。バックアップが正常に終了したら（ステップＳ４）、コンフィグレーションＲＯＭ２０に更新データを書き込む（ステップＳ５）。ステップＳ４において、バックアップが正常に行われなかった場合には、正常にバックアップが行われるまで、バックアップを行う（ステップＳ４）。なお、この場合において、バックアップが２回以上失敗したのであれば、更新を中止して、ダウンロードユニット３０を技術部に送り返しても良い。   First, the configuration ROM 20 is backed up (step S3). When the backup is completed normally (step S4), the update data is written in the configuration ROM 20 (step S5). In step S4, when the backup is not performed normally, the backup is performed until the backup is performed normally (step S4). In this case, if the backup has failed twice or more, the update may be stopped and the download unit 30 may be sent back to the technical department.

次に、ステップＳ５において、コンフィグレーションＲＯＭ２０へ更新データを書き込み終わったら、ダウロードが正常に終了したかどうかをチェックし（ステップＳ６）、ダウロードが正常に終了していない場合には、一旦、コンフィグレーションＲＯＭ２０のデータを更新前のデータに書き戻して（ステップＳ７）、再度コンフィグレーションＲＯＭ２０に更新データを書き込む（ステップＳ５）。なお、この場合において、２回以上の更新データの書き込みを失敗した場合に、上記と同様に、更新を中止して、ダウンロードユニット３０を技術部に送り返しても良い。   Next, in step S5, after the update data has been written to the configuration ROM 20, it is checked whether or not the download has been completed normally (step S6). The data in the ROM 20 is written back to the data before update (step S7), and the update data is written again in the configuration ROM 20 (step S5). In this case, if the writing of the update data more than once fails, the update may be stopped and the download unit 30 may be sent back to the technical department in the same manner as described above.

ステップＳ６において、ダウンロードが成功したら、更新後のコンフィグレーションＲＯＭ２０の更新後のデータを用いて、ＦＰＧＡを動作させて、動作が正常に行われているかをチェックし（ステップＳ８）、動作が正常であれば（ステップＳ９）、技術部へダウンロードユニット３０を返送して（ステップＳ１０）コンフィグレーションＲＯＭ２０の更新処理を終了する。   If the download is successful in step S6, the updated data in the updated configuration ROM 20 is used to operate the FPGA to check whether the operation is normal (step S8). If there is (step S9), the download unit 30 is returned to the engineering department (step S10), and the configuration ROM 20 update process is terminated.

ステップＳ９において、動作チェックの結果、動作が正常でないと判断したのであれば、バックアップデータをコンフィグレーションＲＯＭ２０に書き戻し（ステップＳ１１）、当該ダウンロードユニット３０を技術部へ返送して、修正データの再送付を依頼する（ステップＳ１２）。   If it is determined in step S9 that the operation is not normal as a result of the operation check, the backup data is written back to the configuration ROM 20 (step S11), the download unit 30 is returned to the technical department, and the corrected data is re-read. Sending is requested (step S12).

本発明は、上記各実施の形態に限ることなく、その他、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々の変形を実施し得ることが可能である。
例えば、上記の実施形態では、不揮発性メモリ３６にコンフィグレーションＲＯＭ２０の更新用データと更新前のコンフィグレーションＲＯＭ２０のバックアップデータを記憶するようにしたが、不揮発性メモリ３６にコンフィグレーションＲＯＭ２０の更新用データのみを記憶するようにして、更新前のコンフィグレーションＲＯＭ２０のバックアップデータは、他のメモリを用意してもよい。例えば、コンフィグレーションＲＯＭ２０の更新は連続して実行することから、更新前のコンフィグレーションＲＯＭ２０のバックアップデータは、揮発性のメモリに記憶するようにしても良い。
さらに、上記各実施形態には、種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組合せにより種々の発明が抽出され得る。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention at the stage of implementation.
For example, in the above embodiment, the update data of the configuration ROM 20 and the backup data of the configuration ROM 20 before the update are stored in the nonvolatile memory 36. However, the update data of the configuration ROM 20 is stored in the nonvolatile memory 36. In this case, the backup data of the configuration ROM 20 before the update may be prepared with another memory. For example, since the configuration ROM 20 is continuously updated, the backup data of the configuration ROM 20 before the update may be stored in a volatile memory.
Further, the above embodiments include inventions at various stages, and various inventions can be extracted by appropriately combining a plurality of disclosed constituent elements.

また、例えば各実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。   In addition, for example, even if some structural requirements are deleted from all the structural requirements shown in each embodiment, the problem described in the column of the problem to be solved by the invention can be solved, and the effect described in the effect of the invention Can be obtained as an invention.

本発明のコンフィグレーションＲＯＭの更新の概要を説明するための図であって、（ａ）は、従来のコンフィグレーションＲＯＭの更新に係る図、（ｂ）は、本発明の一実施形態に係るコンフィグレーションＲＯＭの更新に係る図である。It is a figure for demonstrating the outline | summary of the update of the configuration ROM of this invention, Comprising: (a) is a figure which concerns on the update of the conventional configuration ROM, (b) is the configuration which concerns on one Embodiment of this invention. FIG. ダウンロードユニット３０の概略構成を示す図である。2 is a diagram showing a schematic configuration of a download unit 30. FIG. 本発明の一実施形態に係るコンフィグレーションＲＯＭ２０の更新に係る動作の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of the operation | movement which concerns on the update of the configuration ROM 20 which concerns on one Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

１０…ＦＰＧＡ
２０…コンフィグレーションＲＯＭ
３０…ダウンロードユニット
３２…制御部
３４…インターフェース
３６…不揮発性メモリ
３８…インターフェース 10 ... FPGA
20 ... Configuration ROM
30 ... Download unit 32 ... Control unit 34 ... Interface 36 ... Non-volatile memory 38 ... Interface

Claims (4)

ＦＰＧＡを含むプログラミングが可能な規則的な論理ブロック構造を有する大規模集積回路のコンフィグレーションを行うのに適用されるコンフィグレーションＲＯＭを更新するためのコンフィグレーションデータ更新装置において、
前記コンフィグレーションＲＯＭの更新前のデータをバックアップする手段を備えたことを特徴するコンフィグレーションデータ更新装置。 In a configuration data updating apparatus for updating a configuration ROM applied to configure a large-scale integrated circuit having a regular logic block structure capable of programming including an FPGA,
A configuration data update device comprising means for backing up data before update of the configuration ROM. 請求項１に記載のコンフィグレーションデータ更新装置において、前記バックアップ手段は、不揮発性メモリを含むことを特徴とするコンフィグレーションデータ更新装置。 2. The configuration data updating apparatus according to claim 1, wherein the backup unit includes a nonvolatile memory. 請求項１又は請求項２に記載のコンフィグレーションデータ更新装置において、前記バックアップ手段にバックアップされた更新前のデータを、前記コンフィグレーションＲＯＭへ書き戻す手段を更に具備することを特徴とするコンフィグレーションデータ更新装置。 3. The configuration data updating apparatus according to claim 1, further comprising means for writing back the pre-update data backed up by the backup means to the configuration ROM. Update device. ＦＰＧＡを含むプログラミングが可能な規則的な論理ブロック構造を有する大規模集積回路のコンフィグレーションを行うのに適用されるコンフィグレーションＲＯＭを更新するためのコンフィグレーションデータ更新方法において、
前記コンフィグレーションＲＯＭから更新前のデータを読み出して、一時的に記憶装置に記憶させた後に、前記コンフィグレーションＲＯＭへ更新用のデータを書き込むことを特徴とするコンフィグレーションデータ更新方法。 In a configuration data update method for updating a configuration ROM applied to configure a large-scale integrated circuit having a regular logic block structure capable of programming including an FPGA,
A configuration data update method comprising: reading data before update from the configuration ROM, temporarily storing the data in a storage device, and then writing update data into the configuration ROM.
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