本发明专利技术公开了一种在线FPGA实验设备USB端口批量匹配方法，解决在线实验平台下远程服务器端无法获取电脑设备管理器中FPGA的USB下载器与FPGA实验设备的具体对应关系，且可以无限制的添加带有编码的FPGA实验设备于实验平台，远程服务器端可以自动识别FPGA实验设备和端口的匹配关系，具有良好的扩展性。利用本地实验开发板FPGA芯片外挂了一片非配置用的Flash芯片,Flash芯片可以通过编码的比特流文件来存储设备编码和校验信息，不同编码的比特流文件保存在远程服务器端，可以从远程服务器端选择不同的编码的比特流文件下载到本地pc端，然后下载进FPGA实验设备上的FPGA芯片中，FPGA通过SPI接口往Flash芯片里写入32位的设备编码以及相应的校验字段。以及相应的校验字段。以及相应的校验字段。
【技术实现步骤摘要】
一种在线FPGA实验设备USB端口批量匹配方法
[0001]本专利技术属于编码识别
，涉及一种在线FPGA实验设备USB端口批量匹配方法。
技术介绍
[0002]当FPGA主芯片通过FPGA的USB下载器接入电脑时，电脑设备管理器中常常出现的FPGA的USB下载器的编号的顺序与我们插拔FPGA的USB下载器的顺序有很大关系，然而这些编号并不能反应我们要操作的具体FPGA型号，这无疑使我们在下载FPGA程序进入FPGA芯片时对不着号，故在这种背景下考虑开发一种在线编码识别FPGA芯片的方法，使得FPGA开发板设备编号与USB端口批量匹配。
[0003]目前全球疫情严峻，学生能在家便可联网操作远端实验室器材进行FPGA 实验开发学习，这一趋势势在必行，故多人进行实验平台练习时，能够准确的下载自己的FPGA程序进入自己操作的实验开发板这一问题便暴露出来，如何使在线实验平台下远程服务器端动态更新识别本地实验开发板，已是目前不得不考虑的问题。
[0004]以前传统实验教学时，学生都是人手一套实验开发板和一台电脑，接入电脑时所对应的FPGA的USB下载器必是所连的开发板，这一点大家都是看作理所应当，然而接入多篇FPGA芯片时，便没有考虑编号所对应的具体芯片，人为的去插拔识别不同FPGA的芯片实在是费力麻烦。
技术实现思路
[0005]本专利技术针对现有技术的不足，提出一种在线FPGA实验设备USB端口批量匹配方法。
[0006]一种在线FPGA实验设备USB端口批量匹配方法，包括以下结构：远程在线实验平台上单台服务器上扩展n个USB端口，其中n≥10；每个USB端口连接单套FPGA实验设备，每套FPGA实验设备上设置有一片 FPGA芯片和一片非配置用的Flash芯片；远程在线实验系统的服务器端软件位于服务器上；每片FPGA通过JTAG连接集成在FPGA实验设备上的USB下载器；在上述结构上，执行以下步骤：S1，本地PC端登录远程服务器获取所需数量的不同编码的比特流文件于本地；S2，通过本地PC往每套FPGA实验设备上的FPGA下载不同的比特流文件，设备编码和校验信息均会传输并存储在FPGA外挂的非配置用的Flash芯片里；将所有的FPGA实验设备安装好接入在线实验平台上；S3，服务器在启动时，会进入加载环节，首先搜索服务器上所有的扩展USB端口，获取FPGA实验设备下载器所对应的USB端口号列表，将用于获取设备编码的配置文件通过USB端口下载(JTAG方式)到所有的USB端口列表中每套 FPGA实验设备的FPGA上，将FPGA下载器的USB端口总数记为N，USB端口序号记为n(n∈[0，N
‑
1])，USB端口号记为USBn；
S4，激活USB0端口下下载到FPGA的配置文件，通过FPGA逻辑访问SPI总线连接的Flash获取Flash中的设备编码信息和校验信息，并对获取到的信息进行校验，将USB0所对应的实验板的设备编码放置于FPGA逻辑中的暂存用寄存器内记为DCode0；S5，FPGA将DCode0通过虚拟JTAG发送到服务器，服务器调用Tcl脚本读取虚拟JTAG的信号并且将信号重新恢复为DCode0；S6，重复步骤S4、S5，n从1开始按步进为1的速度递增到N
‑
1，获取键值对 KEYn(键为DCoden，值为USBn)，将KEYn保存在文件DevTable中，当n大于N
‑
1时，步骤6结束；S7，保存并且关闭文件DevTable，清除USB端口号列表中所有USB端口对应的 FPGA实验设备上的FPGA的配置文件；S8，服务器上的在线实验平台软件读取文件DevTable，加载环节结束进入客户端使用状态；S9，服务器端在进行关机操作时，会根据所获得的DevTable文件往每套FPGA 实验设备下载不同USB端口中对应的编码信息的比特流文件，防止学生等使用人员在实验时擦除了Flash的编码信息，执行完操作之后，关机。
[0007]作为优选，所述S1，比特流配置文件包含32位的设备编码以及相应的校验字段。
[0008]作为优选，所述S2，Flash芯片与FPGA通过SPI总线相连，人为的分别将单个比特流文件下载进单套FPGA实验设备的FPGA中，FPGA往Flash芯片里写入32位的设备编码以及相应的校验字段。
[0009]作为优选，所述S3，获得编码的配置文件包含SPI总线控制模块以及虚拟IO模块，其中SPI总线控制模块用于读取Flash中的设备编码信息，虚拟IO 模块用于与服务器通过虚拟JTAG进行数据交互。
[0010]作为优选，所述S9，远程服务器获取USB端口与编码值的一一对应的关系，然后根据编码值查找相应的比特流文件，然后下载进对应USB端口的FPGA 实验设备的FPGA上，FPGA通过SPI接口往Flash芯片里写入32位的设备编码以及相应的校验字段。
[0011]本专利技术的有益效果如下：本专利技术可应用高校或培训教学机构批量引进某些型号一致的FPGA教学开发板构建远程在线实验平台时，解决远程服务器端所探寻的本地USB设备无法动态实时更新匹配具体的开发板。本专利技术使开发人员后期编程下载时，可以准确的下载FPGA程序至某一开发板，且开发板的设备编号可以通过程序修改，另外还可无限制的添加新的实验板于在线实验平台中，只需远程服务器重新启动即可，无需人工额外操作。且本专利技术运用了在线jtag调试技术，不需要额外的FPGA引脚，具有一定的应用价值。
附图说明
[0012]图1为本专利技术的具体实施方式中在线实验平台架构。
[0013]图2为本专利技术的具体实施方式中单块FPGA开发板的架构框架。
[0014]图3为本专利技术的远程服务器最终获得Flash里面设备编码号(十六进制表示)与USB设备号一一匹配对应的txt文件。
FPGA中in system sources and probes这个IP核，然后将设备编码值并行传入probes端口；S5,FPGA将DCode0通过虚拟JTAG发送到服务器，服务器调用Tcl脚本读取虚拟 JTAG的信号并且将信号重新恢复为DCode0；Tcl脚本是基于操作in system sources and probes这个IP核的命令集合，读取的端口设备USB0名称为USB
‑
Blaster[USB
‑
0]，获取的DCode0为0x00000003；S6,重复步骤S4、S5，n从1开始按步进为1的速度递增到N
‑
1，获取键值对KEY
n (键为DCode
n
，值为USB
n
)，将KEY
n
保存在文件DevTable中，当n大于N
‑
1 时，步骤6结束；在实现时，服务器通过操作Tcl脚本中变量值来实现n的递增得以控制不同的 USB端口。
[0021]将获取的00000003:USB
‑
Blaster[USB
...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种在线FPGA实验设备USB端口批量匹配方法，包括以下结构：远程在线实验平台上单台服务器上扩展n个USB端口，其中n≥10；每个USB端口连接单套FPGA实验设备，每套FPGA实验设备上设置有一片FPGA芯片和一片非配置用的Flash芯片；远程在线实验系统的服务器端软件位于服务器上；每片FPGA通过JTAG连接集成在FPGA实验设备上的USB下载器；在上述结构上，其特征在于，包括以下步骤：S1，本地PC端登录远程服务器获取所需数量的不同编码的比特流文件于本地；S2，通过本地PC往每套FPGA实验设备上的FPGA下载不同的比特流文件，设备编码和校验信息均会传输并存储在FPGA外挂的非配置用的Flash芯片里；将所有的FPGA实验设备安装好接入在线实验平台上；S3，服务器在启动时，会进入加载环节，首先搜索服务器上所有的扩展USB端口，获取FPGA实验设备下载器所对应的USB端口号列表，将用于获取设备编码的配置文件通过USB端口下载(JTAG方式)到所有的USB端口列表中每套FPGA实验设备的FPGA上，将FPGA下载器的USB端口总数记为N，USB端口序号记为n(n∈[0，N
‑
1])，USB端口号记为USB
n
；S4，激活USB0端口下下载到FPGA的配置文件，通过FPGA逻辑访问SPI总线连接的Flash获取Flash中的设备编码信息和校验信息，并对获取到的信息进行校验，将USB0所对应的实验板的设备编码放置于FPGA逻辑中的暂存用寄存器内记为DCode0；S5，FPGA将DCode0通过虚拟JTAG发送到服务器，服务器调用Tcl脚本读取虚拟JTAG的信号并且将信号重新恢复为DCode0；S6，重复步骤S4、S5，n从1开始按步进为1的速度递增到N
‑
1，获取键值对KEY
n
(键为DCode
n
【专利技术属性】
技术研发人员：黄继业，杨先仁，闻勇强，曾毓，林辉品，何志伟，
申请(专利权)人：杭州电子科技大学，
类型：发明
国别省市：
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