FPGA应用系统无线调试下载装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种FPGA应用系统无线调试下载装置，包括：调试计算机端，用于通过单通道高速USB转多功能UART/FIFO芯片实现USB到JTAG的转换，并且转换输出通用JTAG信号TMS、TCK、TDO和TDI，JTAG信号TMS、TCK和TDO通过超高频载波，并以ASK方式进行调制，经放大处理后通过微带天线发送输出；FPGA系统主控端，FPGA系统主控端与调试计算机端无线通信，其中，发送端的各路通过不同载波频率以ASK方式完成信号的调制和实时发送，且接收端通过带通滤波器完成对应通道的信号选择，并完成解调、放大和整形处理。该装置有效保证了JTAG信号的实时性且和有线连接调试具有相同的效果。

【技术实现步骤摘要】
FPGA应用系统无线调试下载装置
本专利技术涉及FPGA(Field－ProgrammableGateArray，现场可编程逻辑门阵列)相关
，特别涉及一种FPGA应用系统无线调试下载装置。
技术介绍
相关技术中，(1)FPGA下载器，独立的一个下载调试模块，一端通过USB(UniversalSerialBus，通用串行总线)线缆与调试计算机互联，另一端通过线缆与JTAG(JointTestActionGroup，联合测试行为组织)接口互联，目前使用非常普遍，比较适合单板开发过程中的调试，FPGA应用系统在下载调试时需将模块单独拿出或在模块前面板预留JTAG接口。(2)板载USB-JTAG下载器，将USB接口芯片+协控制器或USB转串行接口芯片直接做到模块板卡上，对外只预留一个USB接口，调试时通过USB线缆与调试计算机互联。(3)无线USB传输技术，基于无线运行，启用新标准，可利用现有USB基础设施实现无线传输，符合USB规范，允许无线设备和扩充口在USB协议下通信。然而，(1)FPGA下载器使用时需要连接USB线缆和JTAG端线缆，FPGA应用系统模块在调试下载时需将模块单独拿出并单独供电，单端供电有电源接反、短路等风险；如模块前面板预留了JTAG接口，可直接将JTAG线缆连接到面板预留接口进行调试，调试接口需做好静电保护设计，避免长期插拔过程损坏控制器件，面板调试接口应用不能满足系统的电磁兼容设计要求。(2)板载USB-JTAG下载器需要每个板卡模块都设计到板上，调试人员无需自带FPGA下载器，直接通过USB线缆互联即可调试下载，使用较为方便，但每个板卡模块上都需要设计USB-JTAG下载器，会占用一定的空间，增加板卡功耗，同时造成资源浪费，USB接口同时占用面板空间。(3)基于无线USB传输技术实现在线下载调试模块，需要将USB接口协议数据通过无线方式发送出去，其中包括了很多USB协议信息，会对传输载波频率和带宽有很高的要求，同时会带来比较长的延时，造成调试工具无法找到设备或不能及时得到响应；接收端需要解析USB协议信息，并将其转换为JTAG信息，给设计增加了难度；此方法只能实现两个无线USB端之间的传输，如需同时连接多个设备，需在调试计算机上连接多个无线USB端，占用较多USB口，如使用MA-USB技术，需要得到MA-USB认证，同时需要操作系统的驱动更新支持。相关技术主要采用有线的方式实现下载调试，无线USB传输技术目前还未得到很好的支持和应用。
技术实现思路
本申请是基于专利技术人对以下问题的认识和发现作出的：在多片FPGA和多板卡协同工作的系统集成环境中，每一片FPGA都涉及到在线调试和代码下载固化，每个下载链路都需要通过USB线缆与调试计算机互联，才能实现计算机与被调试设备之间的数据传输，调试中还需不停地插拔切换不同下载链路。在一些特殊应用场合使用非常不便，如系统机箱上架后较高，插拔USB线缆会非常不便，同时增加线缆的长度，导致传输信号衰减严重，造成长时间在线调试和大量数据下载不稳定；如系统机箱设计为后插，机柜移动不方便，插拔线缆会显得非常不方便；同时设备之间通过调试线缆互联会造成隔离设备间共地，导致设备工作异常。FPGA应用系统中涉及到多片FPGA协同工作和多模块同时工作，如果通过切换线缆去调试下载单模块中FPGA，会降低调试效率，如果同时存在多个相同型号的模块，容易造成设备不易区分，给调试带来极大不便。结合系统集成技术和通用VPX、CPCI(CompactPeripheralComponentInterconnect，紧凑型PCI)等系统规范，增加本专利技术中系统调试下载链路自动串联和JTAG信号无线传输，实现无物理连接的系统多设备调试下载装置。FPGA都通过JTAG接口协议完成器件的代码加载和在线调试，标准JTAG接口中模式选择TMS和时钟TCK可以一驱多，上一级设备的数据输出TDO接入下一级的数据输入TDI，以菊花链的方式实现多设备的串联，最终汇总到一个JTAG接口，通过无线传输与调试计算机互联。单模块上多片FPGA的JTAG接口、对外预留JTAG接口和通用规范定义的底板JTAG接口通过CPLD(ComplexProgrammableLogicDevice，复杂可编程逻辑器件)进行智能管理，自动判断无线USB设备是否接入，模块是否为系统主设备，JTAG链路的自适应串联。本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的目的在于提出一种FPGA应用系统无线调试下载装置，该装置有效保证了JTAG信号的实时性，调试中响应及时，和有线连接调试具有相同的效果。为达到上述目的，本专利技术实施例提出了一种FPGA应用系统无线调试下载装置，包括：调试计算机端，用于通过单通道高速USB转多功能UART/FIFO芯片实现USB到JTAG的转换，并且转换输出通用JTAG信号TMS、TCK、TDO和TDI，所述JTAG信号TMS、TCK和TDO通过超高频载波，并以ASK方式进行调制，经放大处理后通过微带天线发送输出；FPGA系统主控端，所述FPGA系统主控端与所述调试计算机端无线通信，其中，发送端的各路通过不同载波频率以ASK方式完成信号的调制和实时发送，且接收端通过带通滤波器完成对应通道的信号选择，并完成解调、放大和整形处理。本专利技术实施例的FPGA应用系统无线调试下载装置，通过无线传输JTAG信号解决有线连接在使用中带来的不便和问题，在调试计算机端与系统主控端JTAG信号无线传输中，发送端各路通过不同载波频率以ASK方式完成信号的调制和实时发送，接收端通过带通滤波器完成对应通道的信号选择，并完成解调、放大和整形处理，整个无线传输过程中不涉及设备间通信协议的解析，从而有效保证了JTAG信号的实时性，调试中响应及时，和有线连接调试具有相同的效果。另外，根据本专利技术上述实施例的FPGA应用系统无线调试下载装置还可以具有以下附加的技术特征：进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述调试计算机端通过USB端口供电，且在预设工况下，通过外部供电模式供电。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述调试计算机端的JTAG信号采用不同载波频率进行信号实时传输，载波频率包括315MHz、1200MHz、433MHz和868.3MHz。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，还包括：多FPGA设备背板串联，用于通过系统背板各模块槽位定义的JTAG信号，并通过TDO和TDI串联实现数据通道的串联，TMS和TCK采用一驱多的方式连接。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，还包括：多FPGA设备无线串联，系统内各模块都设计JTAG无线传输功能，通过选择TDO超高频发送通道的本振频率和TDI超高频接收通道带通滤波器参数，实现两个模块TDO和TDI之间的无线连接。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，采用ASK的调制原理，载波幅度随着调制JTAG信号而变化，以在所述调试计算机端和所述FPGA系统主控端产生通信。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，通过增加TDO信号和TDI信号的不同载波频率完成多设备的JTAG链路无线串联。本专利技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明本本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种FPGA应用系统无线调试下载装置，其特征在于，包括：调试计算机端，用于通过单通道高速USB转多功能UART/FIFO芯片实现USB到JTAG的转换，并且转换输出通用JTAG信号TMS、TCK、TDO和TDI，所述JTAG信号TMS、TCK和TDO通过超高频载波，并以ASK方式进行调制，经放大处理后通过微带天线发送输出；FPGA系统主控端，所述FPGA系统主控端与所述调试计算机端无线通信，其中，发送端的各路通过不同载波频率以ASK方式完成信号的调制和实时发送，且接收端通过带通滤波器完成对应通道的信号选择，并完成解调、放大和整形处理。

【技术特征摘要】
1.一种FPGA应用系统无线调试下载装置，其特征在于，包括：调试计算机端，用于通过单通道高速USB转多功能UART/FIFO芯片实现USB到JTAG的转换，并且转换输出通用JTAG信号TMS、TCK、TDO和TDI，所述JTAG信号TMS、TCK和TDO通过超高频载波，并以ASK方式进行调制，经放大处理后通过微带天线发送输出；FPGA系统主控端，所述FPGA系统主控端与所述调试计算机端无线通信，其中，发送端的各路通过不同载波频率以ASK方式完成信号的调制和实时发送，且接收端通过带通滤波器完成对应通道的信号选择，并完成解调、放大和整形处理。2.根据权利要求1所述的FPGA应用系统无线调试下载装置，其特征在于，所述调试计算机端通过USB端口供电，且在预设工况下，通过外部供电模式供电。3.根据权利要求2所述的FPGA应用系统无线调试下载装置，其特征在于，所述调试计算机端的JTAG信号采用不同载波频率进行信号实时传输，载波频率包括315MHz、1200...

【专利技术属性】
技术研发人员：陶青长，梁志恒，张满归，雷磊，李安明，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京,11