[发明专利]一种多FPGA系统的上电后程序加载方法及系统

说明书

一种多FPGA系统的上电后程序加载方法及系统，该方法将N个FPGA的程序文件按顺序编译为PROM文件；通过FPGA开发软件和JTAG调试接口，控制第一个FPGA将所述PROM文件烧录至外部存储器；将第一个FPGA配置为主动BPI模式，将第二个FPGA到第N个FPGA配置为被动SelectMAP模式；当第一个FPGA上电初始化完成后，从外部存储器的默认地址开始加载第一个FPGA的程序文件，并输出CCLK时钟信号。本发明可以降低整体方案的器件成本，大大减少了FPGA所需的外部存储器的数量，显著降低器件成本；减少了对外部MCU的依赖，不需要耗费大量的MCU接口资源专门用作FPGA程序烧录。

技术领域

本发明涉及计算机软件部署技术领域，具体涉及一种多FPGA系统的上电后程序加载方法及系统。

背景技术

随着科技的不断发展进步，市场需求的逐渐多样化，电子设备的功能越来越复杂，对性能的要求也越来越高，单个处理器往往难以满足产品的功能和性能需求，此种情况下采用多FPGA的系统架构是一种趋势。在多FPGA系统中，在FPGA启动后，如何快速、可靠的对多个FPGA进行程序加载是一个关键性问题。

目前FPGA的程序加载方式主要包括以下几种方案：

方案一、使用FPGA的JTAG接口进行程序加载。但是JTAG作为FPGA的程序调试接口，需要连接FPGA配套的烧录器设备，并使用特定的FPGA上位机软件才能实现程序加载功能，一般只在调试阶段使用，不适用于正式产品的程序加载。

方案二、从外置存储器中主动读取程序。FPGA在完成上电初始化完成后，由FPGA主导从外部存储器读取比特流，此为FPGA主动加载模式。根据使用的接口不同，主动加载模式又可以细分为主动串行加载模式和主动并行加载模式，二者在数据传输速率、引脚使用数量和硬件连接关系方面有所差异。主动模式的优点是不需要外部的MCU进行控制，FPGA可以独立完成启动及程序加载，但是主动模式会使用额外的存储芯片，通常是NOR/NAND FLASH，并且事先要把程序烧录到存储芯片中去，不便于后续的程序升级。

方案三、通过外部MCU控制FPGA进行程序加载。外部的主控MCU在FPGA上电初始化完成后，主动控制发送程序数据给相应的FPGA进行程序加载，FPGA此时处于被动接收状态，为FPGA被动加载模式。被动加载模式同样可以细分为被动串行加载模式和被动并行加载模式。被动模式的优点是不需要额外的存储芯片来装载程序，并且使用MCU来控制程序的加载会比较灵活，便于后续升级，缺点是会额外使用MCU的资源，对MCU有较高的要求，可能会提升系统方案成本。

现有技术中，以上提及的主动和被动两种程序加载方式，如果使用主动模式，则额外需要N个存储器，并且在产品生产过程中提前给这N个存储器烧录程序，会大大增加成本，降低生产效率；如果使用被动模式，N个FPGA会占用MCU大量的接口资源，使得MCU的接口大部分都用来做程序加载，无法满足系统其它功能的需求。

发明内容

为此，本发明提供一种多FPGA系统的上电后程序加载方法及系统，以解决传统方案成本过高，MCU接口资源占用过大，不便后续升级的问题。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种多FPGA系统的上电后程序加载方法，包括：

将N个FPGA的程序文件按顺序编译为PROM文件；

通过FPGA开发软件和JTAG调试接口，控制第一个FPGA将所述PROM文件烧录至外部存储器；

将第一个FPGA配置为主动BPI模式，将第二个FPGA到第N个FPGA配置为被动SelectMAP模式；

当第一个FPGA上电初始化完成后，从外部存储器的默认地址开始加载第一个FPGA的程序文件，并输出CCLK时钟信号。