[发明专利]一种FPGA断电状态精确恢复方法

权利要求书

1.一种FPGA断电状态精确恢复系统，其特征在于，包括：储能及电压比较电路模块，设置在FPGA外部，用于判断FPGA的断电状态并为断电的FPGA短时间维持供电；掉电检测及状态处理模块，设置在FPGA内部，用于确定FPGA掉电判断结果的准确性，并将FPGA当前数据处理的阶段、子阶段和子阶段内关键状态数据进行整合缓存，在FPGA断电时将缓存数据写入外接的FPGA配置芯片，在FPGA上电时从FPGA配置芯片读取缓存数据，用于对FPGA进行状态恢复；原数据处理功能模块，用于将FPGA的关键状态数据进行整合，供掉电检测及状态处理模块读取。

2.如权利要求1所述的FPGA断电状态精确恢复系统，其特征在于，所述储能及电压比较电路模块包括储能电容、瞬态抑制电路模块、防回流二极管和电压比较电路模块，防回流二极管一端连接电源的正极，瞬态抑制电路模块连接防回流二极管和电源的负极，储能电容与瞬态抑制电路模块并联，电压比较电路模块连接电源正极、防回流二极管另一端和掉电检测及状态处理模块，储能电容的两端连接FPGA；储能电容用于在断电后的短时间内维持供电；瞬态抑制电路模块用于对供电电压进行瞬态抑制；防回流二极管用于避免在断电后储能电容维持供电时电流回流，从而延长断电后FPGA的工作时间；电压比较电路模块由精确分压电阻和电压比较器构成，精确分压电阻用于将比较器两输入端的电压限定在器件允许的范围，同时可根据防回流二极管的正向压差对比较器两输入端电压差进行调整，避免掉电误判。

3.如权利要求2所述的FPGA断电状态精确恢复系统，其特征在于，所述储能电容和FPGA之间还连接电压转换模块，用于将供给FPGA的电压转换为FPGA适用的电压值范围。

4.如权利要求3所述的FPGA断电状态精确恢复系统，其特征在于，所述原数据处理功能模块包括输入缓存模块、数据处理模块和输出缓存模块，输入缓存模块接收数据输入，由数据处理模块对数据进行处理并确定状态存储信息，处理后的数据由输出缓存模块进行数据输出；数据处理模块连接掉电检测及状态处理模块，用于传输状态存储信息。

5.如权利要求4所述的FPGA断电状态精确恢复系统，其特征在于，所述FPGA配置芯片在逻辑上分为两个区，分区一用于存储FPGA配置数据，分区二用于存储状态存储信息和状态有效标志，状态有效标志表明当前的状态存储信息是否有效。

6.如权利要求5所述的FPGA断电状态精确恢复系统，其特征在于，所述掉电检测及状态处理模块包括主控状态机、掉电检测、状态缓存、校验、状态处理和配置芯片读写共6个子模块，其中主控状态机子模块用于根据上电和断电状态协调各模块工作；掉电检测子模块用于滤除干扰信号，保证掉电检测结果的准确性；状态缓存子模块用于对当前数据处理的阶段、子阶段和子阶段内关键状态数据进行整合缓存，并将缓存数据发送给校验子模块，同时接收校验结果并将该结果加入到原缓存数据中；校验子模块既可以对整合缓存的阶段、子阶段数据和关键状态数据进行校验，生成校验数据，也可以对从配置芯片读回的状态存储信息进行校验，确认数据的正确性；状态处理子模块在FPGA上电时负责控制配置芯片读写子模块从配置芯片中读取状态有效标志和状态存储信息，并根据有效标志和状态存储信息的校验情况确定是否进行状态恢复，在FPGA断电时负责从状态缓存子模块中读取状态存储信息，并根据当前数据处理的阶段判断是否将该信息和状态有效标志写入配置芯片；配置芯片读写子模块用于实现对FPGA配置芯片分区二的数据读写；在掉电检测及状态处理模块添加完成后，利用开发工具生成FPGA配置数据，并通过下载线将数据烧写到配置芯片的分区一空间中。