[发明专利]SRAM型FPGA固件远程更新方法和装置

说明书

本发明提供了一种SRAM型FPGA固件远程更新方法和装置，包括：根据程序bit流文件数量和大小，将FPGA外部的存储芯片存储空间分为Golden镜像区和多个Multiboot镜像区；在跳转程序中设置执行跳转的模块，以及在Golden镜像区设置擦除保护；确定各镜像程序完整的加载时间，并在Golden镜像区和Multiboot镜像区的xdc文件中设置相应的看门狗回退时间；生成包含至少两个镜像区的烧录文件，并按指定地址烧录在FLASH中；执行远程更新和多重加载操作。从而简化了印制板设计；每个程序都可实现其他程序的切换与更新，应用更加灵活；通过看门狗的回退机制，提高了远程更新的可靠性。

背景技术

近年来，随着我国航天技术的快速发展，各类卫星的星上处理系统功能趋于复杂多样和智能化，其系统中以静态随机存取存储器(Static Random-Access Memory，SRAM)型现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)为代表的可编程逻辑器件具有低功耗、可定制化程度高的特点得到了广泛的应用。然而SRAM型FPGA易受各类太空辐射粒子导致的单粒子翻转故障影响，其配置的固件在卫星在轨飞行阶段也有着较高的远程更新需求，研究一种适合与卫星系统的安全可靠、灵活快速的SRAM型FPGA固件远程更新方法是解决上述问题的关键。

现有的星上SRAM型FPGA固件远程更新方法往往是利用抗单粒子的反熔丝FPGA芯片作为主控芯片对目标SRAM型FPGA芯片进行控制，且常配备多片FLASH(闪存)进行三模冗余处理，虽然能保证安全可靠的远程更新，但为了保证灵活配备多个的程序则需使用较多芯片，占用了较多印制板尺寸，不利于星上处理产品的小型化发展。

Xilinx FPGA有推荐Multiboot方案实现FPGA的在线重构，即在允许在不掉电重启的情况下可选择性地从FLASH中加载不同配置文件，从而通过SRAM型FPGA独立控制FLASH实现多重加载和远程更新。现有的非星载的基于Multiboot的FPGA远程更新方法，往往是固定的双镜像系统，虽然可以利用看门狗回退等机制实现安全可靠的远程更新，但使用场景较为固定，不适用于需要在同一片处理芯片上实现多个程序灵活切换的情况。

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SRAM型FPGA固件远程更新方法和装置。

第一方面，本申请实施例提供一种SRAM型FPGA固件远程更新方法，包括：

步骤1：根据程序bit流文件数量和大小，将FPGA外部的存储芯片存储空间分为Golden镜像区和多个Multiboot镜像区；

步骤2：在跳转程序中设置执行跳转的模块，以及在Golden镜像区设置擦除保护；

步骤3：确定各镜像程序完整的加载时间，并在Golden镜像区和Multiboot镜像区的xdc文件中设置相应的看门狗回退时间；

步骤4：生成包含至少两个镜像区的烧录文件，并按指定地址烧录在FLASH中；

步骤5：执行远程更新和多重加载操作。

可选地，所述Golden镜像区位于0地址，作为固件中的基础程序，不执行更新；Multiboot镜像区位于高位地址，作为远程更新程序存储的区域。

可选地，所述步骤2包括：

在需要跳转的程序中设置由指令控制的ICAPE2模块，以使得在指令到来时，向重配置模块发送IPROG命令的比特流来执行程序跳转操作；

在需要控制更新的程序中添加上注管理程序内容，并设置Golden镜像区擦除保护。

可选地，SRAM型FPGA采用Xilinx公司的xc7k410tffg900，FLASH芯片采用Micron公司的mt25ql256。

可选地，所述步骤5包括：