一种可编程逻辑器件远程更新系统及其方法技术方案

本发明专利技术公开了一种可编程逻辑器件远程更新系统及其方法，系统包括：计算机，以及彼此相连的处理器、可编程逻辑器件和配置单元。计算机向处理器发送配置文件数据，处理器根据配置文件数据，通过GPIO端口模拟可编程逻辑器件配置配置单元JTAG端口的时序和行为，实现处理器对配置单元进行配置的ISP操作。本发明专利技术能够有效地解决在复杂应用条件下，尤其是保密性要求高的环境下，工作人员不适合到现场烧写逻辑，采用传统的专用仿真器烧写加载方式不能满足要求的技术问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电子电路
，尤其是涉及一种应用于可编程逻辑器件的远程更 新系统及其方法。
技术介绍
可编程逻辑器FPGA是一种逻辑电路器件，其特点是具有静态可重复编程或在线 动态重构特性。这种电路的硬件功能可以像软件一样通过编程来修改，从而使得电路设计 和产品升级变得十分方便，极大的提高了电子系统的灵活性和通用能力。目前，已有众多芯 片供应商，如XILINX或者ALTERA都可以提供各种型号的FPGA或者CPLD。 可编程逻辑器件在嵌入式系统中应用越来越广泛。在设计阶段和现场运行之后的 各个阶段，都可能遇到设计的升级、修改、测试等问题。带有在系统可编程（ISP)功能的逻 辑器件，使得不需要进行重新现场烧写，即可完成功能的重新配置。同时，网络技术的发展 也使得远程维护成为可能。目前，现有的FPGA中都集成了JTAG测试接口，FPGA的JTAG测 试接口主要包括测试数据输入CTDI)管脚，测试数据输出（IDO)管脚，测试时钟输入（TCK) 管脚和测试模式选择（TMS)管脚。 在现有技术中，与本
技术实现思路
相关的技术方案主要有： 文献一：由中兴通讯股份有限公司于2007年10月24日申请，并于2008年03月 12日公开，公开号为CNl01140315A的中国专利技术专利申请《一种JTAG下载方式下FPGA逻辑 代码的下载方法及下载系统》。该专利技术申请提供了一种JTAG下载方式下FPGA逻辑代码的 下载方法及下载系统，用于对两片以上的相同FPGA下载相同的逻辑代码。其中，所述下载 方法包括：将JTAG下载信号中的测试模式选择TMS信号、测试时钟输入TCK信号和测试数 据输入TDI信号同时输入至各个FPGA对应的管脚，将逻辑代码井有下载到各个FPGA。按 照本专利技术的下载方法和下载系统，能够减少FPGA逻辑代码下载所需时间，提高FPGA调试效 率。 文献二：由北京天融信网络安全技术有限公司于2006年12月30日申请，并于 2008年07月02日公开，公开号为CN101211266A的中国专利技术专利申请《一种实现FPGA自 动下载和在线升级的方法》。该专利技术申请公开了一种实现FPGA自动下载和在线升级的方 法，其中，实现FPGA自动下载的方法包括如下步骤：将FPGA的下载总线接口与CPU的通用 可编程输入/输出接口连接：设置FPGA的下载模式CPU通过Flash总线从非易失性存储器 件中将下载程序读出CPU将读出的下载程序通过通用可编程输入/输出接口信号总线写入 FPGA中，直至下载完成。本专利技术无需配置专用存储芯片就能够实现FPGA程序的自动下载， 利用通用的网络接口就能够实现FPGA程序的在线升级。 文献三：由天津曙光计算机产业有限公司于2010年12月17日申请，并于2011年 05月11日公开，公开号为CN102053850A的中国专利技术专利申请《一种在线升级FPGA逻辑的 方法》。该专利技术申请提供了一种在线升级FPGA逻辑的方法，包括远程终端，控制端，FPGA可 编程逻辑门电路和PR0M，将FPGA的下载总线接口与CPU通过PCIE总线接口实现连接：通过 PCIE总线向非易失性存储器件中写入要升级的逻辑文件和逻辑信息，包括版本号、升级时 间信息：写入完毕FPGA中的升级逻辑要对写入非易失性存储器件的内容进行校验，以保证 写入的正确性：写入结束后，执行自动加载指令，完成加载过程，不需要对板卡断电重启，只 需要热复位即可完成逻辑升级过程，掉电后只需要上电重启也可以完成逻辑加载的过程。 本专利技术在一些环境比较复杂、不适合工作人员到现场去烧写逻辑的情况下，采用本方法可 以很方便的解决升级问题，并且不需要断电重启，自动加载后只需要对系统热复位即可完 成，可远程操作，节省人力物力，操作简单方便。如附图1所示。 文献四：由华为技术有限公司于2001年06月28日申请，并于2003年12月31日 公开，公开号为CN1464421A的中国专利技术专利《一种对现场可编程门阵列的在线加载方法》。 该专利公开了一种对现场可编程门阵列的在线加载方法，是在该板CPU芯片没有通用V0接 口的单板上，对该单板上的可擦编程逻辑器件EPLD编程设置多个寄存器和计数器，使CPU 能够通过其总线和该可擦编程逻辑器件EPLD按位访问现场可编程门阵列FPGA，实现单板 上的现场可编程门阵列FPGA在线加载。本专利技术不仅解决了没有通用V0接口的CPU的FPGA 现场加载问题，实现了单板上FPGA的在线升级功能，填补了现有技术中的空缺：而且，该 FPGA的加载过程控制灵活，处理步骤比较简单、工作可靠、便于实现，资源占有极小。 但是，综上，现有技术的可编程逻辑器件配置系统及其方法都存在以下缺点： 现有的可编程逻辑器件FPGA的软件更新主要采用JTAG仿真器进行软件程序的更 新。在设计、调试、运行阶段，特别在环境复杂，主控制板密封情况下进行程序的更新是比较 难，FPGA程序进行更新必须要连接仿真器。已有的技术虽然有通过PCI总线进行远程的更 新，但是对于通用化调试极不方便。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供， 能够有效地解决在复杂应用条件下，尤其是保密性要求高的环境下，工作人员不适合到现 场烧写逻辑，采用传统专用仿真器烧写加载方式不能满足要求的技术问题。 为了实现上述专利技术目的，本专利技术具体提供了一种可编程逻辑器件远程更新系统的 技术实现方案，一种可编程逻辑器件远程更新系统，包括：计算机，以及彼此相连的处理器、 可编程逻辑器件和配置单元。所述计算机向所述处理器发送配置文件数据，所述处理器根 据所述配置文件数据，通过GPIO端口模拟所述可编程逻辑器件配置所述配置单元JTAG端 口的时序和行为，实现所述处理器对所述配置单元进行配置的ISP操作。 优选的，所述可编程逻辑器件采用FPGA或CPLD，所述配置单元采用PR0M。 优选的，所述处理器采用DSP，通过所述DSP的四个GPIO端口分别模拟所述JTAG端口中的TMS端口、TDI端口、TDO端口和TCK端口。 优选的，所述可编程逻辑器件和配置单元的TMS端口、TCK端口接线并联后依次连 接至所述处理器用于模拟所述TMS端口、TCK端口的GPIO端口，所述处理器用于模拟TDI端 口的GPIO端口连接所述可编程逻辑器件的TDI端口、所述可编程逻辑器件的TDO端口连接 所述配置单元的TDI端口，所述配置单元的TDO端口连接至所述处理器用于模拟TDO端口 的GPIO端口。 优选的，所述计算机将包括更新命令在内的配置数据传送至所述处理器，所述处 理器对配置数据进行相应的时序转化和数据处理后，将经过处理的所述配置数据通过模拟JTAG状态机时序的方式下载至所述配置单元中，以完成所述配置单元中配置数据的更新。 优选的，所述计算机通过串行总线或网络总线向所述处理器发送配置数据，所述 配置数据为IntelHex格式的XSVF文件。 优选的，所述计算机逐条解析所述FPGA或CPLD的烧写XSVF文件，并将解析后的 数据逐条传送至所述处理器。所述处理器根据所述计算机传送的数据，并按照JTAG状态机 的时序和数据格式生成所述FPGA或CPLD的编程指令、数据和控制信号。 本专利技术还另外具体提供了一种可编程逻辑器件远程更本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可编程逻辑器件远程更新系统，其特征在于，包括：计算机(1)，以及彼此相连的处理器(2)、可编程逻辑器件和配置单元(5)，所述计算机(1)向所述处理器(2)发送配置文件数据，所述处理器(2)根据所述配置文件数据，通过GPIO端口模拟所述可编程逻辑器件配置所述配置单元(5)JTAG端口的时序和行为，实现所述处理器(2)对所述配置单元(5)进行配置的ISP操作。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：彭勃，李保国，陈孟君，曹洋，刘永丽，仇乐兵，唐建宇，陶洪亮，杨磊，周成，王桂华，徐万良，蔡宇峰，初蕊，黄欢，徐振，林丽，
申请(专利权)人：株洲变流技术国家工程研究中心有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43