[發明專利]一種更新SPI Flash內FPGA程序的系統及方法

在審

• 申請號: 201811331485.7
• 申請日: 2018-11-09
• 公開（公告）號: CN109542478A
• 公開（公告）日: 2019-03-29
• 發明（設計）人: 張成森;劉洪慶;向前
• 申請（專利權）人: 中電科儀器儀表有限公司
• 主分類號: G06F8/65
• 分類號: G06F8/65;G06F13/42
• 代理公司: 青島華慧澤專利代理事務所(普通合伙) 37247
• 代理人: 張慧芳

1.一種更新SPI Flash內FPGA程序的系統，其特征在于，包括上位機、FPGA模塊、SPIFlash配置芯片，上位機與FPGA模塊之間通過PCI/PCIe總線連接，進行數據交互，上位機軟件通過PCI/PCIe總線將FPGA程序傳至FPGA模塊，所述FPGA模塊內部集成SPI Flash配置芯片的控制邏輯，由FPGA模塊更新SPI Flash配置芯片中存儲的FPGA程序；所述FPGA模塊包括PCI/PCIe總線控制器、SPI總線控制器、SPI Flash讀寫控制器、讀數據FIFO、寫數據FIFO，所述PCI/PCIe總線控制器與SPI總線控制器之間通過讀數據FIFO和寫數據FIFO數據傳輸，SPI總線控制器和SPI Flash配置芯片之間數據讀寫采用單線模式或雙線模式或四線模式。

2.一種更新SPI Flash內FPGA程序的方法，其特征在于，基于權利要求1所述的更新SPIFlash內FPGA程序的系統，包括以下步驟：

步驟一、讀取程序文件；

步驟二、Flash控制初始化；

步驟三、判斷Flash是否已正常工作：正常工作，執行步驟四；否則執行步驟九；

步驟四、Flash數據擦除；

步驟五、Flash數據寫入，寫入次數N加1；

步驟六、Flash數據回讀；

步驟七、判斷Flash數據寫入是否正確：寫入正確，執行步驟九；寫入不正確，執行步驟八；

步驟八、判斷N是否大于等于3：若N＜3，執行步驟四；若N≥3，執行步驟九；

步驟九、結束。

3.根據權利要求2所述的更新SPI Flash內FPGA程序的方法，其特征在于，步驟一中，上位機軟件提供的FPGA程序配置文件一種為.mcs文件，.mcs文件以文本的形式記錄了FPGA的二進制程序，包含地址程序數據及校驗信息；另一種配置文件是.bit文件，.bit文件分為兩部分，第一部分包括該文件生成信息，第二部分包括配置FPGA的二進制程序；軟件首先需要從硬盤或優盤中讀取FPGA程序，并按照不同格式文件提取出配置FPGA程序的二進制形式。

4.根據權利要求2所述的更新SPI Flash內FPGA程序的方法，其特征在于，步驟二中，軟件在控制SPI Flash之前需要首先復位寫入/讀取數據FIFO，然后向Flash發送讀取ID的指令，根據讀取數據判斷Flash是否已正常工作。

5.根據權利要求2所述的更新SPI Flash內FPGA程序的方法，其特征在于，步驟四中，SPI Flash支持整塊擦除、扇區擦除、子扇區擦除；如果SPI Flash中只存儲FPGA程序，則幾種擦除方式都可以，否則只能采用循環的方式擦除存儲的FPGA程序區域。

6.根據權利要求5所述的更新SPI Flash內FPGA程序的方法，其特征在于，擦除開始時，首先向Flash發送WRITE ENABLE指令，然后發送擦除指令及擦除地址，最后發送READSTATUS REGISTER指令讀取Flash的狀態寄存器以判斷擦除指令是否執行完畢，如果采用整塊擦除，指令執行完畢；如果是采用扇區或子扇區擦除則需要循環執行上述指令。

7.根據權利要求2所述的更新SPI Flash內FPGA程序的方法，其特征在于，步驟五中，分多次將FPGA程序完整寫入，

(1)上位機依次將FPGA程序256字節存寫入寫數據FIFO；

(2)向Flash發送WRITE ENABLE指令；

(3)向Flash發送PAGE PROGRAM指令并將寫數據FIFO數據傳送給Flash；

(4)循環向Flash發送READ STATUS REGISTER，讀取狀態寄存器直到寫入指令執行完畢；

(5)如果FPGA程序沒有寫入完，則跳到第(1)步繼續執行。

8.根據權利要求2所述的更新SPI Flash內FPGA程序的方法，其特征在于，步驟六中，讀數據時，首先向Flash發送READ指令，然后利用讀數據FIFO接收Flash讀取數據，最后上位機通過PCI/PCIe總線將讀數據FIFO數據讀到內存中。