[發(fā)明專利]具有隔離功能的FPGA在線配置裝置及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110051584.5
• 申請(qǐng)日: 2021-01-14
• 公開（公告）號(hào): CN112698887B
• 公開（公告）日: 2023-02-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙孝雪;李曉路;彭晚生;王繼源;馬莉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 成都壹石新科信息技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): G06F9/445
• 分類號(hào): G06F9/445;G06F8/61;G06F8/65
• 代理公司: 成都弘毅天承知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 51230
• 代理人: 郝迎賓

1.具有隔離功能的FPGA在線配置裝置，其特征在于，包括FPGA、CPU、NOR Flash存儲(chǔ)器、NAND Flash存儲(chǔ)器、隔離門電路和電平上拉電路；

所述CPU通過ONFI接口與NAND Flash存儲(chǔ)器連接，所述CPU通過SPI接口與NOR Flash存儲(chǔ)器連接，所述CPU通過SPI接口經(jīng)隔離門電路與FPGA連接，所述CPU通過GPIO接口經(jīng)電平上拉電路與FPGA連接；

所述NOR Flash存儲(chǔ)器，用于存儲(chǔ)PMON固件，當(dāng)系統(tǒng)上電完成后，CPU通過SPI_MISO獲取NOR Flash存儲(chǔ)器中的PMON固件，完成CPU的初始化；

所述NAND Flash存儲(chǔ)器，用于存儲(chǔ)操作系統(tǒng)及FPGA配置文件，當(dāng)CPU初始化完成后，CPU加載操作系統(tǒng)，操作系統(tǒng)加載完成后，啟動(dòng)FPGA配置應(yīng)用程序，通過GPIO1向FPGA的PROGRAM_B引腳輸出低電平脈沖，使FPGA進(jìn)入內(nèi)部初始化流程，在這個(gè)過程中FPGA將INIT_B引腳拉低，待內(nèi)部初始化流程完畢后，將INIT_B引腳釋放，INIT_B信號(hào)通過外部上拉電阻恢復(fù)到高電平狀態(tài)；

當(dāng)CPU通過GPIO0檢測(cè)到輸入信號(hào)為高電平后，配置SPI_CLK引腳輸出時(shí)鐘信號(hào)到FPGA的CCS引腳，同時(shí)開始在SPI_CLK的上升沿將數(shù)據(jù)逐位通過SPI_MOSI傳輸給FPGA的DIN引腳，待所有數(shù)據(jù)傳輸完成，F(xiàn)PGA完成內(nèi)部配置加載后，將DONE信號(hào)釋放，該信號(hào)通過電平上拉電路拉到高電平，CPU通過GPIO2檢測(cè)到高電平后，確認(rèn)FPGA已經(jīng)完成加載，停止SPI_CLK時(shí)鐘輸出，F(xiàn)PGA整體加載過程完成；

CPU通過GPIO0接口經(jīng)電平上拉電路與FPGA的INIT_B引腳連接，通過GPIO1接口經(jīng)電平上拉電路與FPGA的PROGRAM_B引腳連接，通過GPIO2接口經(jīng)電平上拉電路與FPGA的DONE引腳連接；

其中，電平上拉電路可以包括供電電源VCC、第一電阻R1、第二電阻R2和第三電阻R3，第一電阻R1的一端連接GPIO0接口，另一端連接供電電源VCC，第二電阻R2的一端連接GPIO1接口，另一端連接供電電源VCC，第三電阻R3的一端連接GPIO2接口，另一端連接供電電源VCC；

另外，隔離門電路可以包括第一二輸入Z1與門和第二二輸入與門Z2，SPI_CLK連接第一二輸入與門Z1的兩個(gè)輸入端，第一二輸入與門Z1的輸出端連接FPGA的CCS引腳，SPI_MOSI連接第二二輸入與門Z2的兩個(gè)輸入端，第二二輸入與門Z2的輸出端連接FPGA的DIN引腳。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有隔離功能的FPGA在線配置裝置，其特征在于，所述電平上拉電路包括供電電源、第一電阻、第二電阻和第三電阻，所述第一電阻的一端連接GPIO0接口，另一端連接供電電源，第二電阻的一端連接GPIO1接口，另一端連接供電電源，第三電阻的一端連接GPIO2接口，另一端連接供電電源。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有隔離功能的FPGA在線配置裝置，其特征在于，所述隔離門電路包括第一二輸入與門和第二二輸入與門，SPI_CLK連接第一二輸入與門的兩個(gè)輸入端，第一二輸入與門的輸出端連接FPGA的CCS引腳，SPI_MOSI連接第二二輸入與門的兩個(gè)輸入端，第二二輸入與門的輸出端連接FPGA的DIN引腳。

4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任意一項(xiàng)所述的具有隔離功能的FPGA在線配置裝置，其特征在于，所述CPU還包括網(wǎng)絡(luò)接口，當(dāng)FPGA需要升級(jí)時(shí)，通過CPU的網(wǎng)絡(luò)接口，接收FPGA的升級(jí)固件，存放到NAND Flash中，當(dāng)固件接收校驗(yàn)完畢后，CPU自動(dòng)啟動(dòng)FPGA在線加載流程，將新的固件傳輸給FPGA，F(xiàn)PGA完成配置加載。