[发明专利]一种FPGA在线升级方法及系统

说明书

本发明属于FPGA升级方法技术领域，具体涉及一种FPGA在线升级方法及系统。所述方法包括：安装有升级软件的上位机发送擦除指令，由FPGA对配置芯片的升级区进行擦除，保留配置芯片备份区数据；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；升级文件全部写入配置芯片升级区后，FPGA从配置芯片的升级区加载程序并执行，完成FPGA在线升级。本发明在配置芯片中预先写入了两套程序文件，对配置芯片升级区进行擦除、升级，保留配置芯片备份区数据，FPGA优先从升级区加载程序，升级失败时从备份区加载，不会导致FPGA无法工作，解决了FPGA在线升级更新失败，FPGA无法工作的问题。

技术领域

本发明属于FPGA升级方法技术领域，具体涉及一种FPGA在线升级方法及系统。

背景技术

随着我国智能配电技术的发展，越来越多的配电自动化终端产品使用了FPGA（Field-Programmable Gate Array，现场可编程门阵列）。FPGA需要从配置芯片中加载用户预先编译好的程序文件才能正常工作，对FPGA的程序升级，就是对配置芯片内存储的程序文件进行修改，使其能够按照新的程序文件执行。

传统的FPGA程序升级方式包括离线升级和在线升级两种：

离线升级需要借助专用的FPGA烧写器和软件，通过JTAG（Joint Test ActionGroup，联合测试工作组）接口将程序文件写入配置芯片中，此方法虽然方便，但是对于产品的现场升级却不是特别友好。JTAG接口通常是为研发和生产使用，不会作为产品的外部接口，需要升级时要拆解设备。另外，现场服务人员需要对专用的烧写器和软件有一定的了解，否则无法完成操作。

在线升级目前多借助于控制器实现，比如MCU（Micro Control Unit，微控制单元）、DSP（Digital Signal Processing，数字信号处理）等，通过专用的程序升级端口将FPGA的程序升级文件发送给控制器，再由控制器通过二选一选择器写入配置芯片中。但此方案增加了电路设计的复杂度和产品的成本，而且一旦更新失败，将导致FPGA无法工作。

基于此，急需一种新的FPGA在线程序升级方法，不需要拆装设备，也不需要使用专门的烧写工具和软件，同样不需要借助控制器，即可实现FPGA程序的在线升级。

发明内容

为了克服现有技术中的问题，本发明提出了一种FPGA在线升级方法及系统。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

第一方面，本发明提供了一种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。

进一步地，若FPGA在线升级失败，从配置芯片备份区加载数据。

进一步地，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。

进一步地，所述升级文件为.bin格式的文件。