[发明专利]基于数据帧异步传输协议的FPGA芯片在线升级结构及方法

说明书

技术领域

本发明涉及可编程逻辑器件FPGA芯片领域，特别涉及FPGA芯片在线更新升级控制技术领域，具体是指一种基于数据帧异步传输协议实现FPGA芯片在线升级的电路结构及其控制方法。

背景技术

现在FPGA芯片大都是基于RAM，其程序存储在外部的FLASH存储器中，用户一般通过JTAG下载接口对程序进行下载和调试。

现有的在线更新主要存在于局域网之内，并且一般只能更新PC上应用软件，无法对更深一层（芯片级）的软硬件进行升级；而通过传统的下载接口更新芯片的程序则比较复杂难以在各种各样的现场中实现。这样就给人们的工作带来了种种不便。

发明内容

本发明的目的是克服了上述现有技术中的缺点，提供一种简单可靠、方便易行、运行速度更快、扩展性更强、工作性能稳定可靠、适用范围较为广泛的基于数据帧异步传输协议实现FPGA芯片在线升级的电路结构及其控制方法。

为了实现上述的目的，本发明的基于数据帧异步传输协议实现FPGA芯片在线升级的电路结构及其控制方法如下：

该基于数据帧异步传输协议实现FPGA芯片在线升级的电路结构，包括控制卡、主端子板和数个从端子板，所述的控制卡、主端子板和各个从端子板上均承载有FPGA芯片和对应的Flash存储器，所述的控制卡与外部计算机相连接，且所述的控制卡、主端子板和数个从端子板依次串接，其主要特点是，所述的控制卡上承载有主机接口和从机接口，所述的主端子板上承载有主端子板主机接口和主端子板从机接口，所述的各个从端子板上均承载有各自的从端子板主机接口和从端子板从机接口，所述的控制卡的主机接口与外部计算机相连接，且该控制卡的从机接口与所述的主端子板主机接口相连接，所述的主端子板从机接口与一从端子板上的从端子板主机接口相连接，该从端主板上的从端子板从机接口与其余的从端子板依次串接。

该基于数据帧异步传输协议实现FPGA芯片在线升级的电路结构中的控制卡的主机接口为PCI金手指插条。

该基于数据帧异步传输协议实现FPGA芯片在线升级的电路结构中的控制卡的从机接口为PCI通信端口，且所述的主端子板主机接口、主端子板从机接口、各个从端子板主机接口和从端子板从机接口均为PCI通信端口。

该基于数据帧异步传输协议实现FPGA芯片在线升级的电路结构中的Flash存储器中具有数据头存储区、原镜像文件地址空间存储区和更新镜像文件地址空间存储区，所述的数据头存储区中具有上电加载程序的物理地址信息和备份引导代码的物理地址信息，且所述的上电加载程序的物理地址信息与所述的原镜像文件地址空间存储区的起始物理地址相对应，所述的备份引导代码的物理地址信息与所述的更新镜像文件地址空间存储区的起始物理地址相对应。

该基于数据帧异步传输协议实现FPGA芯片在线升级的电路结构中的原镜像文件地址空间存储区和更新镜像文件地址空间存储区中均设置有同步字，且所述的同步字均位于所述的原镜像文件地址空间存储区和更新镜像文件地址空间存储区的最低地址，或者所述的同步字均位于所述的原镜像文件地址空间存储区和更新镜像文件地址空间存储区的最高地址。

该利用上述的电路结构实现基于数据帧异步传输协议的FPGA芯片在线升级控制方法，其主要特点是，所述的方法包括计算机进行下载文件的解析处理操作、计算机进行数据包的发送处理操作和控制卡进行FPGA芯片在线升级处理操作，所述的计算机进行下载文件的解析处理操作，包括以下步骤：

（11）所述的外部计算机读取配置文件；

（12）读取FPGA下载文件；

（13）将所述的PFGA下载文件中的地址信息、CRC校验码及格式信息去除，仅保留有效的更新配置数据，并计算出更新对象的大小；

（14）将所述的更新配置数据和配置文件打包成命令帧；

（15）将该命令帧写入到上电加载程序文件中；

所述的计算机进行数据包的发送处理操作，包括以下步骤：

（21）所述的外部计算机关闭更新reconfig模式；

（22）清空并复位FIFO队列；

（23）读取所述的上电加载程序文件；

（24）开启更新reconfig模式；

（25）向需要在线升级的FPGA芯片发送擦除命令帧；

（26）判断是否出现配置错误；

（27）如果出现配置错误，则报错并退出整个处理过程；否则，判断是否擦除完成；

（28）如果擦除未完成，则返回步骤（25）；否则，判断FIFO队列是否为空；