一种多信号处理设备及其对FPGA程序的远程升级方法技术

本发明专利技术公开了一种多信号处理设备及其对FPGA程序的远程升级方法。设备是一块设有ZYNQ主控芯片和四个AMC槽位的承载板卡，每个AMC槽位插入一块AMC板卡，每个AMC板卡上设有两片Xilinx公司的FPGA芯片和一片STM32控制芯片，FPGA芯片与STM32控制芯片通过SelectMap接口连接，四个STM32控制芯片分别通过TCP接口与lanswitch局域网交换芯片连接，lanswitch局域网交换芯片通过TCP接口分别连接ZYNQ主控芯片以及上位机。本方法实现了Xilinx公司K系列FPGA芯片的程序远程下载，避免了维护人员必须到现场更新程序的麻烦，也为设备节省了外接接口。

A multi signal processing device and its remote upgrading of FPGA program

The invention discloses a multi signal processing device and a remote upgrade method for the FPGA program. Is a piece of equipment with ZYNQ main control chip and four AMC slot bearing board, each of the AMC slots to insert a AMC card, FPGA AMC card on each chip is provided with two pieces of Xilinx, and a STM32 control chip, FPGA chip and STM32 chip are connected through the SelectMap interface, four STM32 control chip are connected through the TCP interface chip and LanSwitch LAN switching, LanSwitch LAN switching chip is respectively connected with the ZYNQ main control chip through the TCP interface and PC. This method realizes the program downloading of K series FPGA chip of Xilinx company. It avoids the trouble that the maintenance staff must update the program on the spot, and also saves the external interface for the device.

【技术实现步骤摘要】
一种多信号处理设备及其对FPGA程序的远程升级方法
本专利技术涉及嵌入式以太网通信和与FPGA的专用接口通信领域，尤其是涉及一种多信号处理设备及其对FPGA程序的远程升级方法。具体涉及到STM32芯片与操作系统的TCP大数据量通信和STM32与FPGA的程序下载接口。
技术介绍
对FPGA的程序升级一般使用专用烧写器下载程序完成，这种情况下一般需要进入到现场与设备直接连线，而且设备在设计时就需要预留专用的接口。或者使用第三方的专门软件通过专门的接口进行升级，由于工具的限制，这些都很难做到远程升级。有时候现场的环境比较特殊，难以进入或者设备特殊的要求无法预留外接接口，这时只能通过断电后将设备拆开或者转移后才能进行程序升级，因此能够实现在上位机软件界面通过指令对FPGA程序进行升级是很有必要的。
技术实现思路
鉴于现有技术的现状及存在的问题，本专利技术提供一种多信号处理设备及其对FPGA程序的远程升级方法。本专利技术的目的就是要通过远程客户端软件对设备中的FPGA程序进行下载，从而较为方便的更新设备的功能。本专利技术采取的技术方案是：一种多信号处理设备，其特征在于，所述多信号处理设备是一块设有ZYNQ主控芯片和四个AMC槽位的承载板卡，每个AMC槽位插入一块AMC板卡，每个AMC板卡上设有两片Xilinx公司的FPGA芯片和一片STM32控制芯片，FPGA芯片与STM32控制芯片通过SelectMap接口连接，四个STM32控制芯片分别通过TCP接口与lanswitch局域网交换芯片连接，lanswitch局域网交换芯片通过TCP接口分别连接所述的ZYNQ主控芯片以及上位机。所述的每个AMC板卡上的两片FPGA芯片分别通过13个GPIO与STM32控制芯片连接，13个GPIO包括INIT管脚、RDWR_B管脚、PROGRAMB管脚、CSI_B管脚、CCLK管脚以及8个数据传输Data[7:0]管脚，通过这些管脚实现FPGA程序下载的基于控制时钟的非连续SelectMap数据下载时序。一种采用多信号处理设备对FPGA程序的远程升级方法，其特征在于，有如下步骤：一、通过设置相关配置参数生成后缀为.bin的二进制FPGA程序文件；二、FPGA程序文件由上位机通过lanswitch局域网交换芯片经TCP接口传给ZYNQ主控芯片；三、ZYNQ主控芯片接收文件并保存在本地，并保存多个版本的文件用于调试；四、上位机通过向ZYNQ主控芯片发送指令选择其中一个版本程序下载到FPGA芯片；五、ZYNQ主控芯片选择上位机所指定版本的程序，将文件内容按每帧1K向STM32控制芯片发送；六、STM32控制芯片接收程序文件数据，将每个字节通过SelectMap时序传输给FPGA芯片，直到所有程序下载完成，通过判断FPGA的DONE管脚是否变为高电平，即可判断程序是否下载成功。本专利技术的有益效果是：实现了Xilinx公司K系列FPGA芯片的程序远程下载，避免了维护人员必须到现场更新程序的麻烦，也为设备节省了外接接口。附图说明图1为本专利技术的多信号处理设备架构图；图2为本专利技术的多信号处理设备连接原理图；图3为本专利技术采用的基于控制时钟的非连续SelectMap数据下载时序图；图4为本专利技术的FPGA程序配置流程图。具体实施方式以下结合实施例和附图对本专利技术作进一步说明。本设备是一块包括ZYNQ-030主控芯片和四个AMC槽位的承载板，每个AMC槽位插入一块AMC板卡，每个AMC板卡有两片Xilinx公司的K系列的FPGA芯片（K325t和K410t）以及一片STM32F429控制芯片，每片FPGA芯片与STM32F429控制芯片通过13个GPIO实现SelectMap接口，四个槽位的AMC卡完全一样，每个STM32F429控制芯片与ZYNQ-030主控芯片是通过lanswitch局域网交换芯片连接，接口为TCP。这些单元构成本专利技术的硬件平台，如图1所示。本专利技术的架构是由上位机控制设备中的ZYNQ-030主控芯片，ZYNQ-030主控芯片控制各AMC板卡上的STM32F429控制芯片，STM32F429控制芯片通过GPIO与FPGA芯片相连接，这些GPIO用于实现SelectMap接口，控制链路均为TCP网络通信，如图2所示。STM32F429控制芯片与FPGA芯片连接的13个GPIO包括INIT管脚、RDWR_B管脚、PROGRAMB管脚、CSI_B管脚、CCLK以及8个数据传输Data[7:0]管脚，通过这些管脚实现FPGA程序下载的基于控制时钟的非连续SelectMap数据下载时序（Non-ContinuousSelectMapDataLoadingwithControlledCCLK），如图3所示。SelectMap接口是Xilinx公司为其FPGA芯片设计的一种通过13个GPIO实现程序下载的接口，该接口下载程序的时序有：8位宽连续SelectMap数据下载时序（Continuousx8SelectMapDataLoading）、基于Free-Running时钟的非连续SelectMap数据下载时序（Non-ContinuousSelectMapDataLoadingwithFree-RunningCCLK）和基于控制时钟的非连续SelectMap数据下载时序（Non-ContinuousSelectMapDataLoadingwithControlledCCLK）三种。本专利技术选择第三种。FPGA的程序是后缀为.bin的二进制文件，该文件由FPGA程序编译时设置相关配置参数生成，文件由上位机通过TCP接口传给ZYNQ-030主控芯片，然后ZYNQ-030主控芯片将文件保存在本地，本地可保存多个版本的文件用于调试，上位机通过指令可向FPGA下载不同版本程序。ZYNQ-030主控芯片将文件内容按每帧1K向STM32F429控制芯片发送，STM32F429控制芯片将每个字节通过SelectMap时序传输给FPGA芯片，直到所有程序下载完成，如图4所示。通过FPGA芯片的的DONE管脚可以判断是否变为高电平，即可判断程序是否下载成功。本文档来自技高网...

【技术保护点】
种多信号处理设备，其特征在于，所述多信号处理设备是一块设有ZYNQ主控芯片和四个AMC槽位的承载板卡，每个AMC槽位插入一块AMC板卡，每个AMC板卡上设有两片Xilinx公司的FPGA芯片和一片STM32控制芯片，FPGA芯片与STM32控制芯片通过SelectMap接口连接，四个STM32控制芯片分别通过TCP接口与lanswitch局域网交换芯片连接，lanswitch局域网交换芯片通过TCP接口分别连接所述的ZYNQ主控芯片以及上位机。

【技术特征摘要】
1.种多信号处理设备，其特征在于，所述多信号处理设备是一块设有ZYNQ主控芯片和四个AMC槽位的承载板卡，每个AMC槽位插入一块AMC板卡，每个AMC板卡上设有两片Xilinx公司的FPGA芯片和一片STM32控制芯片，FPGA芯片与STM32控制芯片通过SelectMap接口连接，四个STM32控制芯片分别通过TCP接口与lanswitch局域网交换芯片连接，lanswitch局域网交换芯片通过TCP接口分别连接所述的ZYNQ主控芯片以及上位机。2.根据权利要求1所述的一种多信号处理设备，其特征在于，每个AMC板卡上的两片FPGA芯片分别通过13个GPIO与STM32控制芯片连接，13个GPIO包括INIT管脚、RDWR_B管脚、PROGRAMB管脚、CSI_B管脚、CCLK管脚以及8个数据传输Data[7:0]管脚，通过这些管脚实现FPGA程序下载的...

【专利技术属性】
技术研发人员：江彦，陈伟峰，孙静，刘佳，
申请(专利权)人：天津光电通信技术有限公司，
类型：发明
国别省市：天津,12