[發明專利]FPGA開發板的通信方法

有效

• 申請號: 201710765787.4
• 申請日: 2017-08-30
• 公開（公告）號: CN107526614B
• 公開（公告）日: 2020-07-03
• 發明（設計）人: 陳強;吳志軍;王安然;張澤;高尚
• 申請（專利權）人: 蘇州思得普信息科技有限公司
• 主分類號: G06F8/654
• 分類號: G06F8/654;G06F13/10;G06F13/38
• 代理公司: 蘇州市中南偉業知識產權代理事務所(普通合伙) 32257
• 代理人: 李廣

本發明涉及一種FPGA開發板，包括：Micro USB接口、電源模塊、FPGA核心芯片和外設模塊，還包括：與所述FPGA核心芯片連接的下載調試模塊；所述下載調試模塊包括：通信模塊、主控制器和外圍電路；所述主控制器分別連接所述通信模塊和外圍電路；所述通信模塊具有USB2.0接口。上述FPGA開發板，降低用戶的學習難度，提升用戶的學習效率，減少了FPGA開發板的體積，提升了用戶體驗與易用性。還涉及一種FPGA開發板的通信方法。

技術領域

本發明涉及FPGA，特別是涉及FPGA開發板及其通信方法。

背景技術

可編程邏輯技術：FPGA(Field-Programmable Gate Array，現場可編程邏輯門陣列)，是在數字邏輯領域由PAL，GAL，CPLD等技術的基礎上進一步發展的產物，與ASIC(Application-specific integrated circuit，專用集成電路)相輔相成，克服了ASIC作為定制電路不夠靈活的問題，也解決了GAL、CPLD等器件在邏輯資源上的不足，同時，更重要的一點，FPGA是芯片驗證流程中的重要工具。正因為如此，FPGA自進入國內以來，就被高度重視，國家對于該行業投資的力度也是逐年上升。FPGA生產商為開拓市場，擴大FPGA的市場份額，也紛紛加大與高校和相關公司的合作，進行技術培訓并且研發開發板，在推廣其產品的同時也讓用戶掌握FPGA技術。

FPGA的邏輯是通過向內部靜態存儲單元加載編程數據來實現的，存儲在存儲器單元中的值決定了邏輯單元的邏輯功能以及各模塊之間或模塊與I/O間的聯接方式，并最終決定了FPGA所能實現的功能，FPGA允許無限次的編程。

FPGA使用硬件描述語言或是原理圖設計輸入到各廠商提供的EDA工具中，通過EDA軟件的綜合仿真布局布線等操作后生成編程數據文件，通過下載器將數據寫入片內的編程RAM中，繼而配置進入工作模式。

FPGA是由存放在片內RAM中的程序來設置其工作狀態的，因此，工作時需要對片內的RAM進行編程。加電時，FPGA芯片將非易失性存儲塊中的數據讀入片內編程RAM中，配置完成后，FPGA進入工作狀態。掉電后，FPGA恢復成白片，內部邏輯關系消失，因此，FPGA能夠反復使用。

FPGA編程時，可以將配置數據直接下載到片內RAM中，或是外部的非易失性存儲塊中，如Flash。下載到內部RAM中的數據掉電會丟失，再次上電需要重新下載。下載到Flash中的數據掉電不會丟失，下次上電時配置到FPGA中。

下載與調試技術(多種無線下載方式)：目前的FPGA開發板多采用下載器與開發板分離的方式，開發板上預留下載調試接口，下載調試器作為中間橋梁，通過USB數據線和排線分別連接電腦和開發板。

三家主流的FPGA廠商Xilinx，Altera和Lattice都有各自的下載調試器：XilinxPlatform USB Cable，Altera USB-Blaster和Lattice USB ispDownload Cable。這三家的下載調試方案大體類似，都是采用各自的下載調試器配合PC端FPGA開發軟件的方式。FPGA開發軟件生成FPGA配置文件后，下載時對配置文件進行解讀后，將配置數據和配置算法發送給下載調試器，下載調試器通過USB與電腦連接，在USB驅動程序配合下，接收數據后按照JTAG協議轉換接口，以JTAG方式下載到FPGA外配的非易失性存儲塊或是直接下載到RAM中。下載調試器內部硬件結構多采用USB協議轉換模塊加一片CPLD的方案，USB協議轉換模塊使用專用的USB芯片，實現下載器與PC端軟件的通信、數據的傳輸，CPLD完成數據接口的轉換和時序的配置。

傳統技術存在以下技術問題：

由于目前的下載調試器硬件體積較大，與開發板分開使用，每次使用時需要使用USB連接線和排線連接電腦和開發板，使用不便。