[发明专利]基于高速串行口的并行工作FPGA在线配置系统及方法

说明书

本发明提供一种基于高速串行口的并行工作FPGA在线配置方法及系统，系统由并行工作的多个FPGA组成，为每个FPGA配置一个FLASH，将各个FPGA通过高速串口级联，最后一级FPGA与上位机相连，完成声呐处理数据上传和FPGA程序升级。本发明基于FPGA与上位机进行数据通讯的接口，通过与上位机软件配合，下载配置文件，完成程序升级，既无需增加辅助电路设计，也不需要拆开设备，整个配置过程简单灵活，运行成本低，程序升级速度快。本发明可实现电路的模块化处理，完成多个FPGA的在线配置。

技术领域

本发明涉及水下图像声纳设备的在线配置领域，具体地，涉及一种基于高速串行口的并行工作FPGA在线配置系统及方法。

背景技术

随着多波束图像声纳的发展，为满足高数据量、实时处理的要求，同时兼顾设备小型化、便携式的要求，设备的处理平台多采用大规模可编程器件FPGA来实现。FPGA的配置文件是存储在外部存储器FLASH中，当更改FPGA的设计文件时，需将新的配置文件写入FLASH。传统的设计中，配置文件或是通过专用仿真器从特定接口JTAG写入FLASH，或是增加辅助电路，通过DSP等其他CPU完成FLASH的擦除、数据写入，这些方式对于水下小型设备来说操作复杂，增加设备的功耗和体积。利用FPGA数据传输接口，在上传处理数据的同时完成FPGA程序设计文件的更新，无需增加辅助电路，操作简单，运行成本低，程序升级速度快。

公开号为CN103559053A的专利文献“一种板卡系统及通信接口卡FPGA在线升级方法”，公开了一种板卡系统，解决传统技术中FPGA在线升级方式不适合主板+多通信接口卡分离方式系统的FPGA在线升级。但该系统同样存在上述问题。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于高速串行口的并行工作FPGA在线配置系统及方法。

根据本发明的一个方面，提供了一种基于高速串行口的并行工作FPGA在线配置系统，所述系统由并行工作的多个FPGA组成，为每个FPGA配置一个FLASH，将各个FPGA通过高速串口级联，最后一级FPGA与上位机相连，完成声呐处理数据上传和FPGA程序升级。

优选地，所述并行工作的FPGA通过内置高速串口实现数据级联，不同FPGA设置不同ID号，所述上位机通过设置ID号选择对应的FPGA实现在线配置。

优选地，所述FPGA包括Virtex-5系列芯片XC5VSX95TA，所述FLASH包括器件M25P128。

优选地，器件M25P128以每页256B为写入的最大单位，上位机以256B为一帧下发配置数据，总配置数据量为128MB。

根据本发明的另一个方面，提供一种基于高速串行口的并行工作FPGA在线配置方法，根据上述的基于高速串行口的并行工作FPGA在线配置系统，其特征在于，所述FPGA上传数据处理结果的同时，如果收到程序升级指令，停止应用程序接口，进入FPGA配置步骤。

优选地，所述FPGA配置步骤，包括：

步骤1：通过启动FPGA内置专用配置引脚的功能模块，产生与存储器FLASH相连的串行接口时序，完成存放配置文件的更新；

步骤2：配置文件更新完成后，在FPGA内部启动控制命令，完成FPGA配置。

优选地，在所述步骤1中，所述串行接口，包括SPI方式。

优选地，在所述步骤1中，所述配置文件的更新包括：擦除FLASH；配置数据写入FLASH。

优选地，在所述步骤2中，所述完成FPGA配置的方法，包括：通过设备断电，再次上电重启后，FPGA自动从FLASH加载新的配置文件；通过热启动方式完成FPGA配置文件的加载。