[發明專利]基于高速串行口的并行工作FPGA在線配置系統及方法

在審

• 申請號: 202011132766.7
• 申請日: 2020-10-21
• 公開（公告）號: CN112148319A
• 公開（公告）日: 2020-12-29
• 發明（設計）人: 李淑萍;董衛珍;張昌
• 申請（專利權）人: 上海船舶電子設備研究所（中國船舶重工集團公司第七二六研究所）
• 主分類號: G06F8/61
• 分類號: G06F8/61;G06F8/65;G06F9/445
• 代理公司: 上海段和段律師事務所 31334
• 代理人: 李佳俊;郭國中

1.一種基于高速串行口的并行工作FPGA在線配置系統，其特征在于，所述系統由并行工作的多個FPGA組成，為每個FPGA配置一個FLASH，將各個FPGA通過高速串口級聯，最后一級FPGA與上位機相連，完成聲吶處理數據上傳和FPGA程序升級。

2.根據權利要求1所述的基于高速串行口的并行工作FPGA在線配置系統，其特征在于，所述并行工作的FPGA通過內置高速串口實現數據級聯，不同FPGA設置不同ID號，所述上位機通過設置ID號選擇對應的FPGA實現在線配置。

3.根據權利要求1所述的基于高速串行口的并行工作FPGA在線配置系統，其特征在于，所述FPGA包括Virtex-5系列芯片XC5VSX95TA，所述FLASH包括器件M25P128。

4.根據權利要求3所述的基于高速串行口的并行工作FPGA在線配置系統，其特征在于，器件M25P128以每頁256B為寫入的最大單位，上位機以256B為一幀下發配置數據，總配置數據量為128MB。

5.一種基于高速串行口的并行工作FPGA在線配置方法，根據權利要求1至4所述的任一種基于高速串行口的并行工作FPGA在線配置系統，其特征在于，所述FPGA上傳數據處理結果的同時，如果收到程序升級指令，停止應用程序接口，進入FPGA配置步驟。

6.根據權利要求5所述的基于高速串行口的并行工作FPGA在線配置方法，其特征在于，所述FPGA配置步驟，包括：

步驟1：通過啟動FPGA內置專用配置引腳的功能模塊，產生與存儲器FLASH相連的串行接口時序，完成存放配置文件的更新；

步驟2：配置文件更新完成后，在FPGA內部啟動控制命令，完成FPGA配置。

7.根據權利要求6所述的基于高速串行口的并行工作FPGA在線配置方法，其特征在于，在所述步驟1中，所述串行接口，包括SPI方式。

8.根據權利要求7所述的基于高速串行口的并行工作FPGA在線配置方法，其特征在于，在所述步驟1中，所述配置文件的更新包括：擦除FLASH；配置數據寫入FLASH。

9.根據權利要求8所述的基于高速串行口的并行工作FPGA在線配置方法，其特征在于，在所述步驟2中，所述完成FPGA配置的方法，包括：通過設備斷電，再次上電重啟后，FPGA自動從FLASH加載新的配置文件；通過熱啟動方式完成FPGA配置文件的加載。

10.根據權利要求9所述的基于高速串行口的并行工作FPGA在線配置方法，其特征在于，所述通過熱啟動方式完成FPGA配置文件的加載，包括在FPGA用戶程序中，調用程序加載狀態機模塊ICAP中的原語模塊，包含了ICAP操作的指令順序，觸發IPROG指令，拉低FPGA的加載專用管腳PROGRAM_B，系統自動重新從FLASH讀取新的配置文件，完成FPGA配置。