[發明專利]遠程在線更新FPGA多版本程序的方法

有效

• 申請號: 202110338023.3
• 申請日: 2021-03-30
• 公開（公告）號: CN113434162B
• 公開（公告）日: 2022-10-28
• 發明（設計）人: 朱道山;蔣凱;劉景元;邵龍
• 申請（專利權）人: 西南電子技術研究所(中國電子科技集團公司第十研究所)
• 主分類號: G06F8/65
• 分類號: G06F8/65;G06F8/71
• 代理公司: 成飛(集團)公司專利中心 51121
• 代理人: 郭純武

本發明公開的一種遠程在線更新FPGA多版本程序的方法，硬件簡單，實時性處理效率高，容錯能力強。發明通過下述技術方案予以實現：PPC處理器接收FPGA程序遠程更新指令，向CPLD發送更新指令，CPLD校驗更新指令正確后，將FPGA基礎版本程序從Flash加載到FPGA內部運行，然后切換Flash高位地址指向待更新功能程序版本對應的Flash區塊空間，FPGA接收來自PPC待更新程序文件，采用接收數據幀CRC校驗，以及全部待更新程序文件寫入后，讀取Flash本次更新寫入的全部數據，將數據寫入到對應的Flash地址空間中，從Flash中讀出之前寫入的數據，進行二次CRC校驗的方式，把校驗的結果上報PPC。

技術領域

本發明涉及一種航空綜合化系統領域，通過FPGA+PPC+CPLD控制實現FPGA多版本程序遠程更新的方法。

背景技術

隨著航空綜合化技術發展，實現的功能日益復雜，需要處理的業務也越來越多。現場可編程門陣列FPGA器件具有高密度、低功耗、高速、高可靠性等優點，在航空航天、通信、工業控制等方面得到了大量應用。通過加載不同版本的FPGA功能程序，實現不同的業務功能。由于FPGA器件采用的是SRAM工藝，在斷電的情況下FPGA內的配置數據將丟失，所以需要非易失的存儲器來結合FPGA完成嵌入式系統的設計。BPI(Byte-wide PeripheralInterface)Flash，具有接口簡單、配置方便的特點，通常用來存儲FPGA配置文件。在經過合理的配置后，系統在上電后就可以從Flash中讀取配置文件來啟動整個系統運行。為了能使系統得到更靈活的應用，充分發揮FPGA的靈活性、高效性，FPGA的軟硬件程序都需要方便的更新和升級功能；而當形成產品后，通過JTAG工具來實現Flash更新燒寫很不方便。

結合嵌入式系統應用，典型的信號處理模塊，通常采用FPGA+CPLD硬件架構。利用現場可編程門陣列FPGA芯片，具有可編程靈活性高、開發周期短、并行處理能力強大的特點，把外圍多個設備集成起來，采集外圍設備的數據，處理實現多種通信協議。復雜可編程邏輯器件CPLD一般用做硬件加電控制、健康維護、軟件程序更新加載功能。數據處理模塊，通常采用PPC處理器作為主要配置芯片，負責系統的管理調度以及與上位機之間的通信。由于FPGA器件所采用SRAM工藝具有揮發性的特點，掉電后數據會丟失，因此它的配置數據需要存儲在外置的非易失性存儲器中，每次上電后需重新配置SRAM器件。在系統上電后，將FPGA配置程序從外部存儲器載入到FPGA內部運行。在調試階段，FPGA設計師可通過PC機連接FPGA下載電纜，采用JTAG工具調用FPGA可執行程序bit文件把程序加載到FPGA內部運行，實現功能調試。但是在系統聯試后期、特別是產品交付用戶之后，機箱都是封閉的，除了必要的網口接出來以外，其它的硬件調試接口就會變得不可見。此時，若要采用連接JTAG工具對FPGA程序進行升級維護，就需要打開機箱，取下信號處理模塊，再掛接JTAG接口小板，連接FPGA下載電纜。采用上述升級更新FPGA程序的方式，需要相關人員攜帶安裝專業FPGA開發環境的PC機、FPGA下載電纜及JTAG接口小板前往產品安裝所在地。這樣做，一方面會導致人力成本上升、用戶體驗性下降；另一方面，若是經常修改程序，頻繁取出硬件模塊，掛接FPGA下載電纜，也勢必對硬件模塊產生不利影響。