[發明專利]一種FPGA遠程加載大容量配置位流文件的方法

在審

• 申請號: 201510025258.1
• 申請日: 2015-08-04
• 公開（公告）號: CN104503813A
• 公開（公告）日: 2015-07-29
• 發明（設計）人: 毛席龍;王寶生;趙寶康;陳一驕;吳純青;虞萬榮;馮振乾
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科學技術大學
• 主分類號: G06F9/445
• 分類號: G06F9/445
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務所 43008
• 代理人: 周長清

技術領域

本發明主要涉及到可重構硬件系統領域，特指一種基于FPGA的遠程加載大容量配置位流文件的方法。

背景技術

當代半導體器件的發展日新月異，超大規模集成電路VLSI越來越成為新的研究熱點。然而，傳統器件的產品研發周期長，成本高且功能不靈活。這些不足使得它們越來越不能夠滿足新的用戶需求，促使以FPGA為代表的新一代可重構硬件的研發與使用成為更好的選擇。針對航天航空、深海作業、宇宙探測以及核電監控等重要且難于進行人工維護的任務系統中，能夠更靈活、更高效地對電子設備進行自動檢錯以及糾錯成為重要的研究內容，具有動態可重構特性的硬件設計系統成為主流的選擇。

遠程且難于進行人工維護的空間應用中，可重構硬件系統更容易受到強度空間輻射而發生功能性故障。空間探測任務中，受宇宙射線影響的電子設備器件的維修幾乎是不可能的。由于功能性故障導致空間電子設備的報廢，會形成空間垃圾，從而造成嚴重的生命財產損失。更有甚者，功能性故障的電子設備器件會在一定程度上威脅到空間設備的安全以及空間科學工作者的生命安全。保守的方法是以增加冗余部件來解決器件損傷問題，這不僅消耗大量的精密電子器件，還增加了空間探測設備的負擔。為此，設計快速且有效地修正可重構硬件系統的功能性故障是一項必須要解決的課題。

可重構硬件系統在空間完成自修復，恢復由于強度空間輻射或極端空間環境引起部件功能性故障所導致失效的功能。具有可重構特性的硬件系統更能夠適應空間惡劣環境并延長其使用壽命，大大提高了空間電子設備的可靠性和可用性。同時，可重構硬件設計在空間任務系統中的使用，對軟件加載提出了新的技術要求。多種功能模塊綜合和互聯互通以及應用靈活性和簡易性要求的不斷增加，軟件維護及升級需求的日益迫切，軟件加載技術都需要不斷創新。考慮到空間惡劣環境的影響，提高軟件加載的可靠性也是一項亟待解決的重要問題。

發明內容

本發明要解決的技術問題就在于：針對現有技術存在的技術問題，本發明提供一種原理簡單、可靠性好、能夠實現目標FPGA的功能性修正和系統功能升級的FPGA遠程加載大容量配置位流文件的方法。

為解決上述技術問題，本發明采用以下技術方案：

一種FPGA遠程加載大容量配置位流文件的方法，其步驟為：

S1：遠端主機預處理配置位流文件，以頁數據為單位對配置位流文件進行處理；

S2：啟動動態重配置；CPU讀取內存中的配置信息，控制FPGA將初始化控制信息下發實現非易失性器件的初始化設置。同時，以頁數據為單位將配置信息寫入非易失性器件中并且回讀寫入非易失性器件中的頁數據執行校驗比對操作；通過校驗比對操作，檢測寫入非易失性器件中頁單位元數據的正確性；當配置信息完全寫入非易失性器件中后，完成配置信息的傳送。

作為本發明的進一步改進：所述配置位流文件中包含配置信息文件、以及配置信息之外的行號和校驗冗余信息；所述配置信息文件中包含有初始化控制信息、配置信息、讀操作控制信息以及校驗比對控制信息。

作為本發明的進一步改進：所述遠端主機對配置信息文件進行預處理時包括對配置位流文件的拆分處理；具體步驟為：

S101：遠端主機預處理目標FPGA的配置位流文件，去除配置位流文件中的行號以及校驗冗余信息，生成待傳送的配置信息文件；將大容量配置信息文件拆分成多個小容量的配置信息文件用來進行分別傳送；

S102：將拆分后的配置信息文件分別寫入非易失性器件的內部存儲模塊內，對非易失性器件中配置信息的更新是分塊進行的。

作為本發明的進一步改進：所述配置位流文件使用第三方軟件生成。

作為本發明的進一步改進：所述步驟S2中，如果頁單位元中寫入的配置信息與回讀的配置信息一致，控制FPGA將配置信息按照正確的時序要求寫入非易失性器件，開始啟動對下一頁單位元的操作；如果校驗結果顯示，寫入非易失性器件單位元中的配置信息與回讀的配置信息不一致，說明配置信息在寫入PROM的過程中出現錯誤；重新執行對該頁單位元的操作，重復執行一定次數后，發現配置該頁單位元仍然錯誤，說明非易失性器件器件損壞或者是通信鏈路特別惡劣。

作為本發明的進一步改進：所述步驟S2的具體流程為：

S201：當啟動動態重配置時，CPU讀取內存中的配置信息文件下發到數據處理中心模塊進行處理，使得配置信息文件以串行數據格式傳送到控制FPGA中；