本发明专利技术提供了一种数字信号处理平台中FPGA程序升级在线下载方法，包含硬件和软件两部分，硬件由X86架构模块、通信总线、FPGA、PROM、功能接口、电源组成，X86架构模块通过通信总线与FPGA相连接，同时FPGA通过每个FPGA本身都具有的专用电路接口连接PROM，FPGA的其他功能接口组成功能接口，整个系统由电源供给；软件主要由X86架构模块中的上位机以及FPGA中的程序，实现人机交互控制、FPGA程序的升级在线下载与校验等。本发明专利技术充分结合了软件无线电、卫星通信等领域中数字信号处理平台特点进行FPGA的程序升级更新，使得更新升级FPGA程序便捷容易，避免了拆装产品、利用专用下载线下载等过程所需的大量时间，节省了设计成本，降低了设计复杂度，减轻了设计的工作量。
【技术实现步骤摘要】
—种数字信号处理平台中FPGA程序升级在线下载方法
本专利技术属于FPGA
具体涉及一种数字信号处理平台中FPGA程序升级在 线下载方法。
技术介绍
随着技术的进步，FPGA得到飞速发展，无论是在卫星通信与地面通信领域，还是在 自动化控制领域，FPGA都得到了广泛的应用。因为FPGA的可编程特性，对于产品的升级换 代提供了方便之门，特别是在软件无线电领域数字信号处理场合中，能否便于现场升级，是 否能够灵活性使用更是作为一项关键因素。当前软件无线电领域数字信号处理平台中使 用的FPGA主要为Xilinx和Altera等公司的中高端FPGA，这些FPGA具有逻辑单元多，内 置DSP模块多，速度快等特点适合做软件无线电的高速信号处理。数字信号处理平台中，一 般具有一个X86架构的处理平台，作为上层命令与数据的存储与处理平台，主要实现上位 机功能，对子板块的高速数字信号处理平台进行控制，这个时候FPGA的配置一般利用PROM 存储二进制文件然后上电自动加载，而下载二进制文件到配置PROM中利用专用下载线，速 度非常慢，据实际情况下载Virtex-5系列与Virtex-6系列FPGA的二进制文件一般需要 30分钟左右，如果产品定型后，很不容易更新，一般要拆开产品再利用下载线进行下载，升 级很不方便，而且不利于远程控制，人为的增加了产品的设计与制造成本。为了克服上述问 题，避免产品升级过程中的不便，本专利技术设计了一种便捷的数字信号处理平台中FPGA程序 升级在线下载方法。中国专利文献库公布了一种名称为《FPGA在线配置方法》(专利申请号 201010260441. 7)的专利技术专利申请技术，该专利技术专利申请技术公开了一种FPGA在线配置方 法，步骤包括先用CPU分别连接存储有FPGA配置数据的存储器和FPGA，所述CPU的GPIO 口连接FPGA的加载数据的PIN脚；再由CPU从存储器器中调取配置数据；最后，在被动串 行PS模式下，通过控制GPIO 口的时序关系来完成配置数据加载。使用本方法，可以在设计 中既降低成本，实现代替价格昂贵的不可擦写和可擦写配置芯片，并使其达到了保密性和 可升级的要求，随时通过简单的文件拷贝操作即可完成产品软件的升级更新。其不足之处 在于该专利技术专利申请技术电路设计复杂，还要CPU软件开发，成本增加，设计复杂度也应为 要开发CPU而变得更为复杂，配置速度慢，不能进行配置数据的存储，成本较高，特别在一 些大系统中不能及时的更新程序，对产品的维护特别是产品使用过程中出现的bug修改具 有很大的困难，对产品的后续升级带来了很多麻烦。
技术实现思路
为了解决数字信号处理平台中系统结构复杂，避免专门为FPGA配置设置一个嵌 入式CPU导致增加了设计难度、加大设计工作量、而且也提升了设计成本、增加失败的风 险，便于后续FPGA程序的bug的升级与维护，本专利技术提供了一种数字信号处理平台中FPGA 程序升级在线下载方法。本专利技术的数字信号处理平台中FPGA程序升级在线下载方法，其特点是在FPGA上 实现，由硬件和控制软件组成，硬件中的X86架构模块通过通信总线与FPGA相连接，同时 FPGA通过专用电路接口连接PROM，FPGA的其他接口组成功能接口，整个系统电压由电源供 给；控制软件中的上位机软件存储在X86架构模块中，实现对FPGA的控制及通过FPGA中 的烧录文件程序与PROM的通信，并实现对PROM进行FPGA更新程序的在线下载；控制软件 中的FPGA的烧录文件程序需要加载在功能程序中预先下载，在需要在线下载FPGA的更新 程序时启动，配合上位机完成FPGA更新程序的在线下载，其操作流程为a)利用FPGA专用下载线下载FPGA烧录文件到FPGA的PROM中；b)需要更新FPGA的程序的时候，打开并启动上位机软件，把需要下载的更新程序放 入上位机软件中；c)上位机中的控制与算法软件计算出要该FPGA更新程序的大小，上位机中的上层控 制软件把数据大小的值通过底层驱动软件发给FPGA，FPGA通过这个值来判断解锁与擦写 的PROM存储空间；d)上层控制软件再控制底层驱动软件进而启动控制信号有效，通过底层驱动软件读 解锁状态；e)擦除所需的PROM空间，直到所需存储空间都擦除；f)发送配置数据；g)读出正确的写数据状态，清除状态寄存器，判断是否达到数据大小的值，是则进入 h)，否则转回到f);h)进入数据校验，上位机中的控制与算法软件进行CRC校验，然后上层控制软件判断 是否校验完毕，若校验未完成则继续校验，若完成但是校验失败则需要进入e)，否则进入下一步;i)上位机软件判断是否需要立即把PROM中在线下载的FPGA更新程序配置到FPGA 中，若是则利用上层控制软件通过底层驱动软件发送相应的FPGA加载指令，立即加载FPGA 的程序，否则无效启动控制信号直接结束在线下载。所述的PR0M,可以选择Xilinx或Altera厂商的NOR FLASH,也在第三方厂商为 FPGA提供的NOR FLASH中选择，其片选输出、锁存输出、读信号输出、写信号输出由控制信 号程序模块产生，地址输出输出由整体控制程序模块产生，数据接口与PROM进行数据交 互，启动控制信号启动配置信号，地址控制程序模块把由整体控制程序模块产生，这些输出 按照PROM的接口时序要求送出。所述的通信总线包含串口总线、PCI总线(含CPCI总线)、PCIe总系(含CPCIe总 线)、ISA总线、10/100/1000以太网总线在内的所有能使得X86架构模块与FPGA进行数据 通信的总线。所述的启动控制信号主要由上位机软件控制，启动有效后就可以作为数据接口， 传递需要下载的程序数据给FPGA，同时传递从PROM中读出的状态数据给上位机软件，这些 状态数据保护解锁完毕、擦除完毕、写数据成功、等待写数据状态，上位机根据这些状态码 进行下一步的操作。所述的数字信号处理平台中FPGA程序升级在线下载方法，主要针对一些大型数 字处理平台中，该数字信号处理平台的特点是包含一个X86架构的模块和专门用来进行数字信号处理的一个或者多个FPGA。所述的FPGA的种类为Xilinx以及Altera公司的中高端FPGA。在FPGA中先利用各个厂商提供的开发套件或专用开发套件开发出第一次下载所 用的FPGA烧录文件，该FPGA烧录文件主要起配置作用的，在以后的设计代码中加入FPGA 烧录文件的源代码利用FPGA开发软件生成二进制可下载文件则就可以在产品升级中进行 和该FPGA烧录文件一样的重配置功能而不会影响FPGA的正常功能。所述的FPGA烧录文件的程序主要是VHDL代码或者verilog HDL代码，这些代码 添加到所用实际程序里作为一个模块即可为下次的程序更新做出接口，每次下载的程序中 都添加该模块则可以一直实现在线下载。本专利技术首先配置到FPGA的FPGA烧录文件是作为以后FPGA升级换代时作为配置 桥使用的，同时用X86架构模块下的上位机软件，只需要能够进行接口通信即可，可以使得 不用像其他在线配置还需要嵌入式CPU作为直接配置桥，避免附加其他软件。本专利技术可以配置以一个X86架构模块为核心，其他以链式或者星型连接的FPGA， 各个FPGA之间的数据总线可以利本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种数字信号处理平台中FPGA程序升级在线下载方法，其特征是在FPGA上实现，由硬件和控制软件组成，硬件中的X86架构模块（15）通过通信总线（16）与FPGA（17）相连接，同时FPGA（17）通过专用电路接口连接PROM（18），FPGA（17）的其他接口组成功能接口（19），整个系统电压由电源（20）供给；控制软件中的上位机（21）软件存储在X86架构模块（15）中，实现对FPGA(17)?的控制及通过FPGA(17)中的烧录文件程序与PROM(18)的通信，并实现对PROM(18)进行FPGA更新程序的在线下载；控制软件中的FPGA的烧录文件程序需要加载在功能程序中预先下载，在需要在线下载FPGA的更新程序时启动，配合上位机（21）完成FPGA更新程序的在线下载，具体操作步骤如下：j).利用FPGA专用下载线下载FPGA烧录文件到FPGA（17）的PROM（18）中；k).需要更新FPGA(17)的程序的时候，打开并启动上位机（21）软件，把需要下载的更新程序放入上位机（21）软件中；l).上位机（21）中的控制与算法软件（24）计算出要该FPGA更新程序的大小，上位机（21）中的上层控制软件（23）把数据大小的值通过底层驱动软件（25）发给FPGA（17），FPGA（17）通过这个值来判断解锁与擦写的PROM（18）存储空间；m).上层控制软件（23）再控制底层驱动软件（25）进而启动控制信号（8）有效，通过底层驱动软件（23）读解锁状态；n).擦除所需的PROM（18）空间，直到所需存储空间都擦除；o).发送配置数据；p)读出正确的写数据状态，清除状态寄存器，判断是否达到数据大小的值，是则进入h），否则转回到f）；q)进入数据校验，上位机（21）中的控制与算法软件（24）进行CRC校验，然后上层控制软件（23）判断是否校验完毕，若校验未完成则继续校验，若完成但是校验失败则需要进入e），否则进入下一步；r).上位机（21）软件判断是否需要立即把PROM（18）中在线下载的FPGA更新程序配置到FPGA（17）中，若是则利用上层控制软件（23）通过底层驱动软件（23）发送相应的FPGA（17）加载指令，立即加载FPGA（18）的程序，否则无效启动控制信号（8）直接结束在线下载。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：严发宝，张京，苏艳蕊，陈刚，李廷凯，陈航，付斌，周勇，
申请(专利权)人：绵阳市维博电子有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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