[发明专利]基于FPGA的远程升级系统、方法及介质

说明书

本发明提供了一种基于FPGA的远程升级系统、方法及介质，该系统包括：上位机、FPGA以及FLASH芯片。该方法包括：上位机选择待升级的BIN文件，下发握手帧，等待FPGA回复确认帧；上位机收到FPGA握手确认帧后，发送擦除帧；当FPGA执行命令擦除FLASH成功后，回复上位机擦除成功确认帧，上位机开始下发要升级的数据帧；FPGA把数据写进FLASH；所有的要升级的数据写入FLASH后，FPGA给上位机上报确认帧，升级结束。本发明使FPGA程序的更新更加简单便捷，PCB电路设计更加优化，提高了FPGA的更新速率，且使得FPGA远程更新变得安全可靠。

技术领域

本发明涉及嵌入式系统技术领域，具体地，涉及一种基于FPGA的远程升级系统、方法及介质。

背景技术

可编程逻辑器件FPGA器件具有高密度、低功耗、高速、高可靠性等优点，在航空航天、通信、工业控制等方面得到了大量应用。由于FPGA器件采用的是SRAM工艺，在断电的情况下FPGA内的配置数据将会丢失。通常FPGA会外接Flash来存储配置信息，系统上电后FPGA自动读取这些文件完成启动。

目前FPGA的升级方案主要有3种：1，使用JTAG接口对FPGA升级，这种方式适合在产品调试阶段使用，当产品投入到实际使用后更新FPGA程序要进行设备拆盖，显然太繁琐，不符合一款成熟的产品要求。2，使用MCU+存储芯片的架构，MCU负责存储芯片的读写，存储芯片作为FPGA的代码存储器，产品上电后，MCU将存储芯片中的数据读出，按照FPGA加载时序发送给FPGA。这种方案需要额外增加MCU，增加了电路板布局难度，还要增加MCU软件，出故障的概率增大，如果加载失败，产品无法正常工作。3，使用串口对FPGA进行升级，该方案使用串口助手或者上位机把程序发给FPGA，经过FPGA处理后再通过JTAG更新存储芯片。这种模式受限于串口速率，更新程序太慢。

公开号为CN106547596B的发明专利，公开了一种FPGA远程升级方法，首先对FPGA配置芯片进行分区，记录分区地址，然后确定升级等待和数据接收超时参数，之后根据分区起始地址和超时参数生成远程升级模块配置数据；在正常功能模块配置数据生成后，将两模块配置数据进行整合并烧写配置芯片；FPGA上电后首先被配置为分区一远程升级模块功能，在该模块工作时，如果分区二有效且在指定时间内没有接收到远程升级指令，或远程升级成功，FPGA都将重构为分区二正常功能模块。

一款成熟的产品不仅要在功能上稳定可靠，在后期维护中也要做到简单便捷，尤其在航空航天、精密器械领域中，产品反复拆装会影响其工作性能，所以提高FPGA升级效率的需求更加紧迫。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种基于FPGA的远程升级系统、方法及介质。

根据本发明提供的一种基于FPGA的远程升级系统、方法及介质，所述方案如下：

第一方面，提供了一种基于FPGA的远程升级系统，所述系统包括：上位机、FPGA以及FLASH芯片；

其中，上位机完成数据的分帧以及数据的发送；

FPGA负责数据的校验和FLASH的读写，远程升级系统上电后，FPGA自动从FLASH加载配置文件；

FLASH芯片负责存储程序。

优选的，所述上位机和FPGA之间采用千兆以太网通信。

优选的，所述上位机和FPGA通信采用的UDP帧协议。

优选的，所述上位机和FPGA交互的帧协议，包括握手帧，擦除帧，数据帧以及确认帧。

优选的，所述远程升级系统通过Multiboot技术，对FLASH芯片进行分区，并分别存放Golden、Timer1、Update以及Timer2；