[發(fā)明專利]一種更新SPI Flash內(nèi)FPGA程序的系統(tǒng)及方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811331485.7
• 申請(qǐng)日: 2018-11-09
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109542478A
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-03-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張成森;劉洪慶;向前
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中電科儀器儀表有限公司
• 主分類號(hào): G06F8/65
• 分類號(hào): G06F8/65;G06F13/42
• 代理公司: 青島華慧澤專利代理事務(wù)所(普通合伙) 37247
• 代理人: 張慧芳

本發(fā)明公開(kāi)了一種更新SPI Flash內(nèi)FPGA程序的系統(tǒng)及方法，所述系統(tǒng)包括上位機(jī)、FPGA模塊、SPI Flash配置芯片，上位機(jī)與FPGA模塊之間通過(guò)PCI/PCIe總線連接，進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，上位機(jī)軟件通過(guò)PCI/PCIe總線將FPGA程序傳至FPGA模塊，所述FPGA模塊內(nèi)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(chǔ)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(xiě)控制器、讀數(shù)據(jù)FIFO、寫(xiě)數(shù)據(jù)FIFO。本發(fā)明在底層直接通過(guò)SPI Flash支持的指令來(lái)進(jìn)行程序更新，適用于所有采用SPI flash配置的FPGA程序更新，不需要額外硬件電路輔助，在電路板器件布局和產(chǎn)品價(jià)格上較現(xiàn)有技術(shù)更具優(yōu)勢(shì)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于FPGA程序更新技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種更新SPI Flash內(nèi)FPGA程序的系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

FPGA(現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列)作為專用集成電路領(lǐng)域中一種半定制電路，因具有高速的數(shù)據(jù)和可編程能力被廣泛應(yīng)用于通信和高速數(shù)字信號(hào)處理領(lǐng)域。由于FPGA是基于SRAM實(shí)現(xiàn)的，每次斷電FPGA內(nèi)的程序等都會(huì)消失，因此每次上電后FPGA都需要重新配置才能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)計(jì)的功能。FPGA程序配置可以通過(guò)SPI Flash、BPI Flash、單片機(jī)等多種方式，其中SPIFlash電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、配置速度快等優(yōu)點(diǎn)被廣泛采用。

SPI Flash內(nèi)存儲(chǔ)的程序通常都是通過(guò)FPGA廠家提供的程序下載器進(jìn)行更新(燒寫(xiě))，傳統(tǒng)產(chǎn)品FPGA程序的更新需要打開(kāi)產(chǎn)品機(jī)箱用專用程序下載器通過(guò)JATG接口更新FPGA程序，操作復(fù)雜需要專業(yè)維護(hù)人員完成。為了使產(chǎn)品可以更便捷的更新FPGA程序，避免開(kāi)機(jī)箱，在設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)人員通常把FPGA程序下載器功能集成到電路板中，利用廠商提供的程序下載軟件更新程序。程序下載器功能主要由USB橋接芯片和CPLD及相應(yīng)程序組成，原理圖如圖1所示。

傳統(tǒng)電路板中集成程序下載器的方案主要存在以下兩點(diǎn)問(wèn)題：1)額外的電路器件的加入必然增加了電路板器件的布局空間和增加了功耗，這對(duì)于體積有嚴(yán)格限制的產(chǎn)品增加了設(shè)計(jì)難度；2)增加的額外器件增加了產(chǎn)品成本，在價(jià)格上降低了產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的是提供一種更新SPI Flash內(nèi)FPGA程序的系統(tǒng)及方法，采用SPI Flash作為配置芯片更新FPGA程序，通過(guò)上位機(jī)軟件利用PCI/PCIe總線將FPGA程序傳給FPGA，然后由FPGA更新SPI Flash中存儲(chǔ)的FPGA配置程序，可應(yīng)用于數(shù)字熒光示波器等含有FPGA和上位機(jī)的產(chǎn)品，可以在不增加硬件電路條件下通過(guò)和FPGA連接的PCI/PCIe總線更新FPGA配置芯片SPI Flash內(nèi)程序。

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種更新SPI Flash內(nèi)FPGA程序的系統(tǒng)，包括上位機(jī)、FPGA模塊、SPI Flash配置芯片，上位機(jī)與FPGA模塊之間通過(guò)PCI/PCIe總線連接，進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，上位機(jī)軟件通過(guò)PCI/PCIe總線將FPGA程序傳至FPGA模塊，所述FPGA模塊內(nèi)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(chǔ)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(xiě)控制器、讀數(shù)據(jù)FIFO、寫(xiě)數(shù)據(jù)FIFO，所述PCI/PCIe總線控制器與SPI總線控制器之間通過(guò)讀數(shù)據(jù)FIFO和寫(xiě)數(shù)據(jù)FIFO數(shù)據(jù)傳輸，SPI總線控制器和SPI Flash配置芯片之間數(shù)據(jù)讀寫(xiě)采用單線模式或雙線模式或四線模式。

一種更新SPI Flash內(nèi)FPGA程序的方法，基于前述的更新SPI Flash內(nèi)FPGA程序的系統(tǒng)，包括以下步驟：

步驟一、讀取程序文件；

步驟二、Flash控制初始化；