[发明专利]一种FPGA在线升级方法及系统

权利要求书

1.一种FPGA在线升级方法，其特征在于，基于FPGA在线升级系统，所述系统包括：安装有升级软件的上位机、串行通讯接口模块、FPGA模块、配置芯片；所述上位机、串行通讯接口模块、FPGA模块、配置芯片依次通讯连接；

安装有升级软件的上位机用于发起程序升级流程，并将升级文件分解，分解后的升级数据通过串口通讯线缆发送给配电终端的串行通讯接口模块；

串行通讯接口模块用于将安装有升级软件的上位机发送的升级数据转换为TTL信号；

FPGA模块用于根据安装有升级软件的上位机发送的擦除指令对配置芯片的升级区进行擦除；用于解析判断是否为程序升级指令，解析后判断为程序升级指令，写入程序数据缓冲区，执行程序升级指令；若解析后判断为通讯指令，则将数据写入通讯数据缓冲区中，返回指令执行结果，实现正常的串口通讯功能；

配置芯片为FPGA程序的存储媒介，用于每次上电时FPGA从配置芯片中加载程序并执行；配置芯片内的数据区域分为升级区和备份区；升级区存储升级程序，FPGA优先从该区域加载，备份区存储备份程序，升级失败时从该区域加载；

所述系统还包括专用下载器、JTAG接口模块、USB线缆、JTAG线缆，所述专用下载器用于出厂时以双启动模式写入FPGA程序，所述专用下载器通过USB线缆与上位机连接，所述JTAG接口模块一端通过JTAG线缆与所述专用下载器连接，另一端通过JTAG接口与FPGA模块通讯连接；

所述FPGA在线升级方法包括以下步骤：

安装有升级软件的上位机发送擦除指令，由配电终端的FPGA对配电终端的配置芯片的升级区进行擦除，保留配置芯片备份区数据；擦除指令全部发送完毕后，安装有升级软件的上位机发送读指令，验证已擦除的空间是否擦除成功，若未擦除成功，继续擦除；

若擦除成功，由安装有升级软件的上位机将升级文件进行分解，并将分解后的升级数据逐帧发送给FPGA，待FPGA执行完毕返回确认帧后，再次发送下一帧升级数据，直至所有的数据发送完毕，FPGA执行完成后返回确认指令给上位机；

升级文件全部写入配置芯片升级区后，对配电终端断电重启；重启后，FPGA从配置芯片的升级区加载程序并执行，完成FPGA在线升级；

若FPGA在线升级失败，从配置芯片备份区加载数据；

安装有升级软件的上位机发送擦除指令后，FPGA对上位机擦除指令进行判断：如果上位机指令合法，将执行上位机指令内容，并返回执行结果；如果上位机指令不合法，则不执行且不返回执行结果；

由安装有升级软件的上位机将升级文件进行分解，并将分解后的升级数据逐帧发送给FPGA后，还包括FPGA对上位机的升级文件进行判断：如果升级文件合法，将执行升级文件内容，并返回执行结果；如果升级文件不合法，则不执行且不返回执行结果；

将分解后的升级数据逐帧发送给FPGA之后还包括：FPGA对安装有升级软件的上位机发送的升级数据进行解析，解析判断是否为程序升级指令，解析后判断为程序升级指令，写入程序数据缓冲区，执行程序升级指令；若解析后判断为非程序升级指令，则将数据写入通讯数据缓冲区中，返回指令执行结果，实现正常的串口通讯功能；其中，升级区、备份区数据在出厂前经JTAG接口烧录。

2.根据权利要求1所述的一种FPGA在线升级方法，其特征在于，

上位机向FPGA发送擦除指令之前，还包括：安装有升级软件的上位机识别升级文件大小，计算需要擦除的配置芯片的空间大小。

3.根据权利要求1所述的一种FPGA在线升级方法，其特征在于，

安装有升级软件的上位机将升级文件进行分解，并将分解后的升级数据逐帧发送给FPGA具体包括：安装有升级软件的上位机将升级文件拆分为一帧一帧的数据，每帧数据包含的数据不超过256字节；安装有升级软件的上位机逐帧发送升级数据，待FPGA执行完毕返回确认帧后，再次发送下一帧数据，直至所有的数据发送完毕。