一种基于ZYNQ芯片的FPGA加载方法技术

本发明专利技术公开了一种基于ZYNQ芯片的FPGA加载方法，包括：上电启动时的上电自动加载和ZYNQ系统启动完成后的上位机控制加载；所述上电自动加载的过程为：设备上电启动时，FPGA的加载模式默认为主动加载，此时FPGA主动从Flash2读取文件，快速加载；所述上位机控制加载的过程为：ZYNQ系统运行起来后，自动运行控制守护进程，监听网络端口，响应上位机命令；上位机使用网口、串口等方式和ZYNQ系统建立通信，下发待更新的FPGA代码；ZYNQ系统接收数据，把数据存放在DDR3内存中，并对数据进行校验，将校验结果反馈给上位机；ZYNQ系统根据上位机的指令，确定设备更新方式。本发明专利技术提供的基于ZYNQ芯片的FPGA加载方法具有FPGA更新快速方便、设备中断工作时间短的特点。设备中断工作时间短的特点。设备中断工作时间短的特点。

【技术实现步骤摘要】
一种基于ZYNQ芯片的FPGA加载方法


[0001]本专利技术涉及FPGA程序更新
，特别是涉及一种基于ZYNQ芯片的FPGA加载方法。

技术介绍

[0002]目前，大多数FPGA芯片是基于SRAM的结构的，而SRAM单元中的数据在掉电后就会丢失，因此系统上电后，必须要由配置电路将正确的配置数据加载到SRAM中，配置完成后，FPGA进入工作状态，掉电后，FPGA恢复成白片，内部逻辑关系消失，因此FPGA每次上电都需要重新配置一次。
[0003]FPGA器件有三类配置下载方式：主动配置方式、被动配置方式和JTAG方式；主动配置模式：FPGA每次上电时作为控制器，由FPGA器件引导配置操作过程，它控制着外部存储器和初始化过程，向配置器件主动发出读取数据信号，从而把Flash的数据读入FPGA中，实现对FPGA的编程；被动配置模式：由外部计算机或者控制器控制配置过程，并把FPGA当作存储器，把数据写入到FPGA中，实现对FPGA的编程，该模式可以实现对FPGA在线可编程；JTAG模式：JTAG是直接烧到FPGA里面的，适合在调试和测试时使用。其中，被动配置模式通过外面的CPU配置FPGA，CPU配置FPGA需要等CPU运行起来后才能加载，不能一上电就加载FPGA，所以上电时加载时间较长。Flash加载的速度快，但Flash数据内容更新比较麻烦，一般出厂前通过JTAG进行烧写，出厂后再更新Flash内容就非常麻烦。基于以上问题，亟需提供一种新的基于ZYNQ芯片的FPGA加载方法。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是为了提供一种基于ZYNQ芯片的FPGA加载方法，能够采用主动加载和被动加载两种加载方式，并且可以选择是否更新Flash，具有FPGA更新快速方便、设备中断工作时间短的特点。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0006]一种基于ZYNQ芯片的FPGA加载方法，应用于由ZYNQ系统、Flash存储器和FPGA组成的设备，所述ZYNQ系统分为PL端和PS端，所述Flash存储器包括Flash1和Flash2，所述Flash1用于存放ZYNQ的加载数据，所述Flash2用于存放FPGA的配置数据，其特征在于，所述方法包括：上电启动时的上电自动加载和ZYNQ系统启动完成后的上位机控制加载；
[0007]所述上电自动加载的过程为：设备上电启动时，ZYNQ系统启动，读取Flash1的数据，并加载ZYNQ系统的PS和PL端，FPGA的加载模式默认为主动加载，此时FPGA主动从Flash2读取文件，快速加载；
[0008]所述上位机控制加载的具体步骤包括：
[0009]S1，上位机软件广播搜索设备命令；
[0010]S2，ZYNQ的控制守护进程接收到搜索广播，应答设备基本信息；
[0011]S3，上位机显示搜索得到的设备基本信息；
[0012]S4，用户从上位机软件选择设备，选择需要加载的文件，下发加载命令；
[0013]S5，上位机软件按预定义的端口启动文件下载服务；
[0014]S6，上位机软件发送加载命令，将上位机服务IP地址、网络端口、文件名及受控设备MAC地址信息告知设备；
[0015]S7，设备的控制守护进程接收到加载命令，解析得到上位机下载服务IP地址、网络端口、文件名及受控设备MAC地址；
[0016]S8，核对受控设备MAC地址与本设备MAC地址是否一致，如一致则设备控制守护进程启动下载任务，从上位机服务端下载文件；
[0017]S9，设备控制守护进程对下载的文件验证校验，校验文件类型，正确则根据用户的指令要求确定设备更新方式，否则回复错误响应。
[0018]可选的，所述上位机控制加载的具体步骤中的所述步骤S9中，所述设备控制守护进程对下载的文件验证校验，校验文件类型，正确则根据用户的指令要求确定设备更新方式，否则回复错误响应，其中的设备更新方式包括：只更新FPGA、只更新Flash2、FPGA和Flash2都更新。
[0019]可选的，所述更新FPGA的具体步骤包括：
[0020]B1，配置应用程序产生program信号，启动开始编程；
[0021]B2，FPGA收到program信号，内部电路进行初始化，并拉低init信号，初始化完成后，FPGA拉高init信号；
[0022]B3，配置应用程序发出program控制命令后，接着初始化DMA控制器；打开文件，每次读取8192字节数据，并调用DMA接口写到配置逻辑中的FIFO中，一直持续到发送文件结束；
[0023]B4，ZYNQ系统中的逻辑配置程序接收FIFO的数据，并监控init信号电平，等待FPGA的init信号拉高；
[0024]B5，配置逻辑收到高电平的init，产生符合FPGA的配置要求的时序完成数据加载；
[0025]B6，FPGA正常加载完成后，释放DONE信号，未正常加载DONE信号一直为低；
[0026]B7，配置应用程序在文件发送完成后开始监控FPGA输出的DONE信号，等待一段时间，如果收到高电平的DONE信号，则表示FPGA加载完成，否则加载失败；
[0027]B8，配置应用程序上报本次操作结果。
[0028]可选的，所述更新Flash2的具体步骤包括：
[0029]C1，配置应用程序根据客户下发的指令启动Flash2更新流程；
[0030]C2，配置应用程序计算Flash2擦除区域，根据擦除区域换算Flash2需要擦除的块地址；
[0031]C3，配置应用程序通过AXI总线，下发Flash2的操作地址和操作数据到配置逻辑；
[0032]C4，配置逻辑根据寄存器内容，转换为Flash2的读写时序，依次对Flash2的块地址进行擦除，一直循环待写入的区域完成擦除；
[0033]C5，配置应用程序开始读文件，每次以Flash2的页大小为单位读取文件，计算写入的Flash2页地址；
[0034]C6，写入一页数据，再下发Flash2编程命令，等待页编程状态完成，一直循环到整个文件结束；
[0035]C7，读取Flash2状态寄存器判断本次写入文件是否正确，并上报本次操作结果。
[0036]可选的，所述FPGA和Flash2都更新，具体为：先更新FPGA再更新Flash2。
[0037]根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：本专利技术提供的基于ZYNQ芯片的FPGA加载方法，上电时，直接通过Flash快速加载FPGA，在ZYNQ系统运行起来后，可以方便地和上位机进行通信，通过PS和PL的FPGA高速配置通道可以快速更新FPGA代码，最大限度的缩短FPGA更新时间，减少设备的中断时间；设备正常工作时再对外挂的Flash更新，更新Flash不会影响FPGA的工作。本专利技术提供的基于ZYNQ芯片的FPGA加载方法，通过FPGA主动加载和被动加载相结合的方案，使FP本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于ZYNQ芯片的FPGA加载方法，应用于由ZYNQ系统、Flash存储器和FPGA组成的设备，所述ZYNQ系统分为PL端和PS端，所述Flash存储器包括Flash1和Flash2，所述Flash1用于存放ZYNQ系统配置数据，所述Flash2用于存放FPGA的配置数据，其特征在于，所述方法包括：上电启动时的上电自动加载和ZYNQ系统启动完成后的上位机控制加载；所述上电自动加载的过程为：设备上电启动时，FPGA的加载模式默认为主动加载，此时FPGA主动从Flash2读取文件，快速加载；ZYNQ系统读取Flash1的数据，加载ZYNQ最小系统；所述上位机控制加载的具体步骤包括：S1，上位机软件广播搜索设备命令；S2，ZYNQ的控制守护进程接收到搜索广播，应答设备基本信息；S3，上位机显示搜索得到的设备基本信息；S4，用户从上位机软件选择设备，选择需要加载的文件，下发加载命令；S5，上位机软件按预定义的端口启动文件下载服务；S6，上位机软件发送加载命令，将上位机服务IP地址、网络端口、文件名及受控设备MAC地址信息告知设备；S7，设备的控制守护进程接收到加载命令，解析得到上位机下载服务IP地址、网络端口、文件名及受控设备MAC地址；S8，核对受控设备MAC地址与本设备MAC地址是否一致，如一致则设备控制守护进程启动下载任务，从上位机服务端下载文件；S9，设备控制守护进程对下载的文件验证校验，校验文件类型，正确则根据用户的指令要求确定设备更新方式，否则回复错误响应。2.根据权利要求1所述的基于ZYNQ芯片的FPGA加载方法，其特征在于，所述上位机控制加载的具体步骤中的所述步骤S9中，所述设备控制守护进程对下载的文件验证校验，校验文件类型，正确则根据用户的指令要求确定设备更新方式，否则回复错误响应，其中的设备更新方式包括：只更新FPGA、只更新Flash2、FPGA和Flash2都更新。3.根据权利要求2所述的基于ZYNQ芯片的FPGA加载方法，其特征在于，所述更新FPGA的具体步骤包括：B...

【专利技术属性】
技术研发人员：张清洪，张建刚，肖均，王智宏，罗孝杰，高珊，
申请(专利权)人：成都亿凌特科技有限公司，
类型：发明
国别省市：