[发明专利]基于TCP协议的FPGA远程升级系统

权利要求书

1.一种基于TCP协议的FPGA远程升级系统，其特征在于，包括客户端应用程序、服务器端树莓派3B+上位机模块、服务器端FPGA嵌入式软核MicroBlaze模块、服务器端Flash存储模块、服务器端FPGA重配置模块、服务器端DDR3存储器模块、电源模块以及时钟模块；

所述客户端应用程序，用于向服务器端树莓派3B+上位机模块发送FPGA配置文件；

所述服务器端树莓派3B+上位机模块，用于接收客户端应用程序发来的FPGA配置文件，并将其转发给服务器端FPGA；

所述服务器端FPGA嵌入式软核MicroBlaze模块，用于接收服务器端树莓派3B+上位机模块发来的FPGA配置文件，并将其写入服务器端Flash模块；

所述服务器端Flash存储模块，用于存储FPGA配置程序；

所述服务器端FPGA重配置模块，用于发出FPGA重配置指令，之后服务器端FPGA从服务器端Flash存储模块中读取FPGA配置程序实现重配置；

所述服务器端DDR3存储器模块，用于作为服务器端FPGA嵌入式软核MicroBlaze模块的内存；

所述电源模块，用于为服务器端树莓派3B+上位机模块、服务器端FPGA供电；

所述时钟模块，用于为服务器端FPGA提供稳定的系统时钟。

2.根据权利要求1所述的基于TCP协议的FPGA远程升级系统，其特征在于，所述客户端应用程序运行于Windows操作系统，负责将Vivado产生的FPGA配置文件以二进制的形式读入，并将其以TCP协议通过因特网发送给服务器端树莓派3B+上位机模块。

3.根据权利要求1所述的基于TCP协议的FPGA远程升级系统，其特征在于，所述服务器端树莓派3B+上位机模块通过WiFi接收客户端应用程序发来的FPGA配置文件，并将FPGA配置文件以二进制的形式读取，之后将其分成多个配置数据包，再将配置数据包通过千兆以太网逐包发送给服务器端FPGA。

4.根据权利要求1所述的基于TCP协议的FPGA远程升级系统，其特征在于，所述服务器端FPGA嵌入式软核MicroBlaze模块移植了lwip协议栈，负责与服务器端树莓派3B+上位机模块建立TCP连接，通过千兆以太网接收服务器端树莓派3B+上位机模块发来的FPGA配置数据包，并将接收到的配置数据包按照接收的顺序写入服务器端Flash存储模块中。

5.根据权利要求1或4所述的基于TCP协议的FPGA远程升级系统，其特征在于，服务器端FPGA嵌入式软核MicroBlaze模块包括：

MicroBlaze内核模块，用于运行嵌入式程序；

时钟复位管理模块，用于给整个MicroBlaze模块提供时钟和复位；

互联模块，用于将外设挂载到AXI总线上，所述外设包括AXI SPI控制器模块、AXI SPI控制器模块以及AXI MIG内存接口模块；

AXI Ethernet MAC模块，用于千兆以太网数据链路层的数据收发；

AXI SPI控制器模块，用于控制SPI时序，从而将FPGA配置数据包写入服务器端Flash存储模块；

AXI MIG内存接口模块，用于实现DDR3接口与AXI接口转换，将DDR3挂载到内存AXI总线上。

6.根据权利要求1所述的基于TCP协议的FPGA远程升级系统，其特征在于，所述服务器端Flash存储模块在系统上电时或服务器端FPGA重配置模块给出重配置指令后提供FPGA配置程序。

7.根据权利要求1所述的基于TCP协议的FPGA远程升级系统，其特征在于，所述服务器端FPGA重配置模块具体是在服务器端FPGA嵌入式软核MicroBlaze模块将完整的FPGA配置文件写入到所述服务器端Flash模块后发出FPGA重配置指令。

8.根据权利要求1所述的基于TCP协议的FPGA远程升级系统，其特征在于，所述服务器端DDR3存储器模块包括一颗DDR3颗粒。