[發明專利]一種基于CPU通過JTAG方式遠程更新FPGA的裝置和方法

在審

• 申請號: 201810936261.2
• 申請日: 2018-08-16
• 公開（公告）號: CN108664264A
• 公開（公告）日: 2018-10-16
• 發明（設計）人: 鄧林;吳東海
• 申請（專利權）人: 成都愛斯頓科技有限公司
• 主分類號: G06F8/654
• 分類號: G06F8/654;G06F13/40;G06F13/20
• 代理公司: 成都華風專利事務所(普通合伙) 51223
• 代理人: 徐豐;張巨箭

本發明涉及一種基于CPU通過JTAG方式遠程更新FPGA的裝置，包括FPGA設備、控制主板及遠程終端機，FPGA設備包括相互連接的FPGA和FLASH，控制主板包括CPU、PCIE橋、硬盤和South Bridge，PCIE橋分別與CPU、硬盤和South Bridge連接，遠程終端機包括相互連接的上位主機和輸入顯示器，上位主機通過以太網與CPU通信連接以將更新文件傳輸至CPU，South Bridge引出GPIO接口，FPGA引出JTAG接口，GPIO接口與JTAG接口相連，使得FPGA與CPU通信連接以接收CPU的更新文件并進行更新。本發明通過CPU的PCIe接口擴展引出外圍PCIe和PCI橋設備，并利用該橋設備的GPIO接口模擬實現FPGA的JTAG時序，如此就可以借助網絡接口將更新文件傳給申威處理器平臺，然后通過JTAG接口將更新文件燒寫進FPGA中，進而實現FPGA代碼的遠程更新。

技術領域

本發明涉及可編輯片上系統配置技術領域，特別是涉及一種基于CPU通過JTAG方式遠程更新FPGA的裝置及實現方法。

背景技術

目前，市面上隨著FPGA的用量需求越來越大，應用范圍越來越廣，一般的更新及調試方式已經不能滿足客戶需求。

傳統的更新FPGA代碼的方式是借助各FPGA廠家的JTAG燒寫器連接FPGA的JTAG接口，再借助各FPGA廠家提供的專用燒寫軟件將所需更新的FPGA邏輯代碼燒寫進FPGA當中，這樣的燒寫過程繁瑣且依賴于燒寫器和專用燒寫軟件而無法遠程更新FPGA程序。

基于上述傳統燒寫FPGA方式，有些FPGA設備已安裝在用戶的整機內部或者在密閉環境中不便打開設備進行FPGA更新，此時一旦遇到為解決或調試某問題而需要更新FPGA程序時，如果采用傳統燒寫方式會遇到較大困難且費時費力。因此，用戶對FPGA的遠程更新需求也日益迫切。

而且，相當一部分用戶所用FPGA開發的設備結構和設計已定型，而最初設計只預留了FPGA的JTAG接口供外部燒寫更新用，因此，FPGA的遠程燒寫更新只能采用JTAG接口的方式，迫切需要一種采用JTAG接口的方式實現的FPGA的更新方案，以兼容用戶的原有方案設計。

為此，研究人員提供了以下設計方案：

將FPGA和CPU通過多路選擇開關（或緩沖器模塊）一起與FPGA外接的Flash存儲器連接，可以通過CPU操作多路選擇開關來控制存儲器與FPGA還是與CPU相連；當需要遠程更新FPGA程序時，CPU通過選擇開關與存儲器相連，進而更新存儲器中的FPGA燒寫文件；更新完成后，CPU通過操作多路選擇開關斷開CPU與存儲器的連接，并將存儲器與FPGA連接，CPU在通知FPGA從外接存儲器中加載更新后的燒寫文件，進而實現FPGA的遠程升級更新。

但是，這種解決方案需要在CPU和FPGA之間增加額外的多路選擇開關和相應電路。這樣才能實現在更新FPGA程序時，可借助多路選擇開關將CPU與FPGA外接的存儲器連接更新程序，在程序更新完成之后，需要控制多路選擇開關斷開CPU與存儲器的連接，而將FPGA與存儲器直接相連，最后控制FPGA加載存儲器中更新的FPGA程序，因此實現邏輯比較繁瑣，在頻繁更新FPGA程序時，且多路選擇開關的轉換實現容易出錯，增加了不穩定因素。目前很多用戶已定型的FPGA外設卡等設備沒有考慮多路選擇開關等電路，只保留了更新FPGA所需的JTAG調試接口，因此如果用現有技術則必然導致用戶FPGA外設卡的改版，需重新改版來額外增加相應開關電路，進而導致實現成本高且實現的時間周期較長，影響了用戶將產品快速推向市場的時間進度。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于CPU通過JTAG方式遠程更新FPGA的裝置和方法，基于CPU通過JTAG接口遠程更新FPGA邏輯代碼，確保在不改動用戶定型產品設計的前提下實現FPGA程序的無縫升級更新。

為了實現上述目的，本發明提供了以下技術方案：