[發明專利]FPGA內ROM映射區動態刷新糾錯方法

有效

• 申請號: 201110295603.5
• 申請日: 2011-09-29
• 公開（公告）號: CN102508729A
• 公開（公告）日: 2012-06-20
• 發明（設計）人: 童亞欽;辛明瑞;張浩
• 申請（專利權）人: 中國航天科技集團公司第五研究院第五一三研究所
• 主分類號: G06F11/10
• 分類號: G06F11/10
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 楊志兵;高燕燕

技術領域

本發明涉及現場可編程邏輯門陣列(FPGA)技術領域，尤其涉及一種靜態存儲(SRAM)型FPGA內部配置區動態刷新糾錯方法。

背景技術

Xilinx公司出產的靜態存儲(SRAM)型FPGA器件(以下稱為Xilinx?FPGA)運行時的邏輯狀態由配置區的數據決定。但是Xilinx?FPGA器件在實際工作過程中可能因外部工作環境的干擾(如電壓突變、無線脈沖干擾、高能粒子撞擊等)而使FPGA的配置區數據發生改變，從而影響FPGA嵌入邏輯的正常運行。

目前一種保證配置區數據正確性的解決方式為：如圖1所示，使用外部控制電路將存儲于程序存儲器(PROM)的配置文件中的配置數據循環重配置到FPGA的配置區，從而實現FPGA配置區數據的動態刷新。該方法可以在不中斷FPGA正常工作的情況下，反復向FPGA配置區寫入正確的配置數據，確保發生錯誤的配置區數據能得到及時更新，從而增強FPGA工作的可靠性。

Xilinx?FPGA的全部配置數據中既包括對FPGA的工作模式進行設置的指令，也包括將要寫入FPGA的配置區的數據。當對FPGA的配置區進行循環重配置時，有部分指令和數據是不能被反復寫入的，需要在重配置過程中屏蔽掉這部分不允許反復寫入的數據，如果這些不允許反復寫入的數據在FPGA工作過程中被重復寫入，可能會改變FPGA嵌入邏輯的工作狀態，導致FPGA不能正常工作。

Xilinx公司的FPGA開發軟件ISE在生成配置文件*.bit時，也會生成一個數據屏蔽文件*.ll，在該數據屏蔽文件*.ll中列出了不允許反復寫入的配置數據在配置文件*.bit中的位置。因此為了避免對不允許反復寫入的配置數據進行刷新，該動態刷新方法改進為：在動態刷新時，讀取配置文件*.bit和屏蔽文件*.ll，根據兩個文件進行數據分析，只刷新允許反復寫入的數據，從而避免寫入屏蔽字。

然而，這種解決方法具有如下缺陷：

(1)需要將配置信息和不允許重復寫入的信息分別存放在2個不同的數據文件中，需要2塊ROM芯片保存這2個數據文件，增加了硬件的使用，而且分析過程需要對兩個文件中的信息進行解析，過程復雜。

(2)FPGA中的塊RAM資源可以為例化為ROM映射區使用，將這樣的塊RAM稱為ROM映射區，ROM映射區用來存儲固定不變的數據，如工作參數、計算系數等。對于FPGA來說，ROM映射區在邏輯上為只讀類型的存儲區，但是由于其本質上還是RAM，因此有可能因外部環境的干擾而發生改變，如果能夠對ROM映射區進行動態刷新，就可以保證ROM映射區所存儲數據的正確性，而且刷新ROM映射區也不會干擾FPGA內部邏輯的正常運行。但是目前數據屏蔽文件*.ll中所列出的不允許反復寫入的配置數據就包括了ROM映射區中的數據，因此上述的解決方法不能對ROM映射區進行動態刷新。當配置過程結束后，若ROM中存儲的數據內容受外部環境影響若發生不可控的改變，數據將一直保持為改變后的錯誤的值，直到重新對FPGA啟動一次配置過程，這將導致FPGA內部的邏輯電路工作異常。

為了解決ROM映射區刷新問題，目前一種保證ROM映射區存儲的數據正確性的方式為：如圖2所示，采用三模冗余的設計方法，將一塊ROM映射區替換成三塊ROM映射區，ROM多數判決模塊同時讀取三塊ROM中的數據，當大于或等于兩塊ROM中的數據相同時，認為相同的數據即為正確的數據。這種方法需要占用三倍的塊RAM資源，而且多數判決模塊也需要占用額外的FPGA邏輯資源，造成資源使用量大，限制了它在實際工程實踐中的應用。

發明內容

有鑒于此，本發明針對Xilinx?FPGA內的ROM映射區在受到外部環境干擾導致存儲的數據錯誤的情況，提供一種SRAM型FPGA配置區動態刷新糾錯方法，在循環重復刷新配置區數據時，允許動態刷新ROM映射區的數據，能夠保證ROM映射區中數據的正確性；而且與三模冗余方法相比，本發明不需要占用額外的FPGA邏輯資源，而且重啟配置時不會中斷FPGA的工作，可以應用于需要FPGA連續工作的場合。

該方案是這樣實現的：

一種SRAM型FPGA內ROM映射區配置區動態刷新糾錯方法，應用于SRAM型的FPGA，該方法包括：

第一步：FPGA開發軟件ISE生成配置文件和屏蔽字文件；屏蔽字文件記載了屏蔽信息，所述屏蔽信息指示出禁止在FPGA嵌入邏輯工作狀態下被動態刷新的配置信息在配置文件中的位置；