[發(fā)明專(zhuān)利]一種對(duì)SRAM型FPGA進(jìn)行配置、回讀和刷新的電路和操作方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111550030.6
• 申請(qǐng)日: 2021-12-17
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114237122A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-03-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 不公告發(fā)明人
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 合肥騰芯微電子有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): G05B19/042
• 分類(lèi)號(hào): G05B19/042
• 代理公司: 合肥和瑞知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 34118
• 代理人: 王挺

本發(fā)明公開(kāi)了一種對(duì)SRAM型FPGA進(jìn)行配置、回讀和刷新的電路，包括：存儲(chǔ)控制器、串口模塊、數(shù)據(jù)通路、FPGA接口模塊、狀態(tài)機(jī)、配置寄存器；存儲(chǔ)控制器讀取存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)并通過(guò)數(shù)據(jù)通路發(fā)送給串口模塊或FPGA接口模塊；串口模塊與上位機(jī)之間雙向通訊連接；FPGA接口模塊通過(guò)數(shù)據(jù)通路接收存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)或串口模塊的數(shù)據(jù)，對(duì)FPGA進(jìn)行配置、回讀和刷新；本發(fā)明電路可以對(duì)SRAM型FPGA片內(nèi)的配碼錯(cuò)誤進(jìn)行檢測(cè)和更新，增強(qiáng)了FPGA對(duì)惡劣環(huán)境的適應(yīng)性。并且電路采用了串口模塊以接收上位機(jī)信息，既可以上電后按照默認(rèn)的預(yù)定流程工作，也可以通過(guò)串口模塊對(duì)電路的工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)、對(duì)工作模式進(jìn)行設(shè)置調(diào)整。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及集成電路技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種對(duì)SRAM型FPGA進(jìn)行配置、回讀和刷新的電路和操作方法。

背景技術(shù)

FPGA即現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列，它是和CPU、DSP并列的一種通用集成電路。FPGA片內(nèi)包括時(shí)序邏輯、組合邏輯、布線資源、存儲(chǔ)器陣列、運(yùn)算邏輯陣列、時(shí)鐘網(wǎng)絡(luò)、IO邏輯等資源，用戶通過(guò)圖形化設(shè)計(jì)方式、或者硬件描述語(yǔ)言(HDL)的設(shè)計(jì)輸入方式，可以對(duì)FPGA片內(nèi)的資源進(jìn)行調(diào)用、進(jìn)而搭建出各種數(shù)字電路。

用戶完成FPGA功能開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)之后，需要將電路設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制碼流，碼流中只包含0、1數(shù)字組合，其不同的數(shù)字組合方式，決定了FPGA片內(nèi)的電路結(jié)構(gòu)。由于FPGA的功能是由碼流所決定的，所以，如果希望FPGA行使預(yù)期的功能，就要先將碼流傳輸進(jìn)FPGA，這一過(guò)程稱(chēng)作“配置”(Configuration)。

在FPGA片內(nèi)，有專(zhuān)門(mén)的存儲(chǔ)器陣列，用于保存配置碼流。多數(shù)FPGA都采用SRAM陣列來(lái)保存配置，稱(chēng)為“配置SRAM”即Configuration SRAM。也有一些FPGA采用Flash等非易失存儲(chǔ)技術(shù)來(lái)保存碼流，但這些FPGA一般容量較小、用途受限。

在片內(nèi)采用SRAM來(lái)保存配置的FPGA，稱(chēng)為SRAM型FPGA，其容量大、速度高，主流的高性能電路應(yīng)用場(chǎng)景，均采用這一類(lèi)型的FPGA。但是，SRAM型FPGA有個(gè)缺點(diǎn)：當(dāng)FPGA被應(yīng)用于諸如輻照環(huán)境、人造衛(wèi)星等嚴(yán)酷環(huán)境時(shí)，其Configuration SRAM陣列中的SRAM存儲(chǔ)單元易受帶電粒子的影響、發(fā)生誤翻轉(zhuǎn)，0、1數(shù)據(jù)發(fā)生錯(cuò)誤，進(jìn)而導(dǎo)致FPGA的用戶電路功能出錯(cuò)。

對(duì)FPGA進(jìn)行配置的電路，是領(lǐng)域內(nèi)的公知技術(shù)：其一種典型方法是JTAG下載回讀：從上位機(jī)，經(jīng)過(guò)USB和JTAG接口的下載線，通過(guò)JTAG接口，將碼流傳輸至FPGA，并可進(jìn)行回讀比對(duì)。此方法能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)FPGA的配置、回讀，但缺點(diǎn)是，配置信息掉電即丟，只適用于調(diào)試，無(wú)法用于產(chǎn)品和設(shè)備的現(xiàn)場(chǎng)部署。另一種方法是：使用PROM對(duì)FPGA進(jìn)行上電配置時(shí)的配置加載，其優(yōu)點(diǎn)是PROM可以對(duì)配置數(shù)據(jù)作非易失存儲(chǔ)，并且由于工作狀態(tài)下不需要上位機(jī)，所以可以部署于實(shí)際的產(chǎn)品中，但是其缺點(diǎn)是，只能對(duì)FPGA進(jìn)行上電配置的配置加載，無(wú)法對(duì)FPGA配置進(jìn)行回讀、比對(duì)、刷新。

經(jīng)檢索，中國(guó)專(zhuān)利公開(kāi)號(hào)CN202011191407.9公開(kāi)了SRAM型FPGA的配置數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)刷新方法及裝置，該專(zhuān)利存在以下缺陷：僅支持SPI NOR Flash，功能固定單一、無(wú)法實(shí)時(shí)對(duì)芯片的工作模式進(jìn)行調(diào)整設(shè)置。中國(guó)專(zhuān)利公開(kāi)號(hào)CN202011420884.8公開(kāi)了一種星載SRAM型FPGA配置與刷新控制的IP核》，該專(zhuān)利存在以下缺陷：僅支持并口NOR Flash，功能固定單一、無(wú)法實(shí)時(shí)對(duì)芯片的工作模式進(jìn)行調(diào)整設(shè)置。

綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)中，存在以下技術(shù)問(wèn)題：

(1)SRAM型FPGA的配置SRAM陣列易受空間粒子、宇宙射線、帶電粒子的影響，進(jìn)而發(fā)生誤翻轉(zhuǎn)。

(2)JTAG配置方式無(wú)法進(jìn)行產(chǎn)品的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際部署。

(2)PROM方式無(wú)法進(jìn)行回讀刷新。

發(fā)明內(nèi)容