[發明專利]一種FPGA芯片在線更新配置電路及方法

在審

• 申請號: 202011134086.9
• 申請日: 2020-10-21
• 公開（公告）號: CN112328534A
• 公開（公告）日: 2021-02-05
• 發明（設計）人: 鄭吉華
• 申請（專利權）人: 卓曜（北京）科技有限公司
• 主分類號: G06F15/78
• 分類號: G06F15/78;G06F13/40;G06F13/42
• 代理公司: 廣州三環專利商標代理有限公司 44202
• 代理人: 熊永強

本發明提供了一種FPGA芯片在線更新配置電路及方法，該FPGA配置電路包括用于實現具體電路功能的FPGA模塊、用于接收上位機的指令并且控制FPGA配置電路的各個模塊的控制器模塊、用于存儲上述FPGA模塊的配置程序以及配合上述控制器模塊配置上述FPGA模塊的FLASH模塊、以及用于控制上述FPGA模塊配置時鐘通斷的緩沖器模塊。當開始更新時，控制器模塊控制緩沖器模塊停止向FPGA模塊提供配置時鐘，并向FLASH模塊寫入新的配置程序，然后控制器模塊控制FPGA模塊進行清零，并控制緩沖器模塊恢復向FPGA模塊提供配置時鐘。

技術領域

本發明涉及芯片技術領域，尤其涉及一種FPGA芯片在線更新配置電路及方法。

背景技術

現代電子產品整體向小型化、易維護、易操作及高可靠性等方向發展，因此對于電路設計者來說，在電路的可靠性、簡捷性、易升級、易維護等方面提出了更高的要求。FPGA(現場可編程門陣列)以其卓越的功能和靈活性在現代電子電路中得到了越來越廣泛的應用。

FPGA本身是一種空白的芯片，需要將程序配置寫入才能夠實現具體功能。傳統PFGA配置方式已經有了非常成熟的方案，總結基本屬于如下三種：

(1)、通過傳統的專用JTAG下載線纜來進行程序更新；

(2)、FPGA采用主(串/并)配置模式，通過讀取非易失性存儲器來配置加載程序；

(3)、FPGA采用從(串/并)配置模式，通過外部處理器來配置加載程序；

上述方法的優缺點如下所示：

方式(1)

優點：1、可直接對FPGA進行編程，而不需要燒錄FLASH；

2、可通過仿真觀察FPGA內部情況；

3、外圍電路簡單；

缺點：1、需要專用的JTAG下載電纜；

2、需要搭載FPGA的電路板外露，或者至少電路板上的JTAG接口外露；

3、需要專業的開發軟件才能對FPGA進行編程；

4、斷電后FPGA會清空，重新上電后需要再次編程；

5、不能實現在線升級；

方式(2)

優點：1、上電自動從非易失性存儲區中讀取配置程序；

2、當不需要在線升級時，外圍電路相對簡單；

3、可實現在線升級；

缺點：1、當不具備在線升級功能時，更新FPGA程序同樣需要用到JTAG下載線；

2、當需要具備在線升級功能時，需外掛處理器，電路相對復雜；

3、當需要具備在線升級功能時，外掛處理器軟件程序較復雜；

方式(3)

優點：1、上電后由處理器來完成對FPGA的配置；

2、方便重新配置FPGA；

3、可實現在線升級；

缺點：1、需要外掛處理器，電路相對復雜；

2、需要較高性能的處理器及較大的存儲空間；

3、外掛處理器軟件程序較復雜；