[发明专利]一种基于MicroBlaze软核的FPGA软件在线升级方法

说明书

技术领域

本发明属于集成电路技术领域，具体涉及一种基于MicroBlaze软核的FPGA软件在线升级方法。

背景技术

随着集成电路的不断发展，可编程逻辑器件FPGA因其功能强大、设计灵活、开发周期短等特点，受到越来越广泛的应用，并成为各级电路系统中不可或缺的重要组成部分。尤其是在高要求的电子系统设计中，一般都要求其具有通过UART接口进行在线更新的功能。如果采用常规的FPGA设计方法从底层编写逻辑同配置FLASH芯片进行数据通信，需要很大精力关注FPGA的配置方式以及FLASH的读写方式。

MicroBlaze软内核是一款由Xilinx公司研发的32位微处理器IP核，可以应用于Xilinx公司各个型号的FPGA器件。以MicroBlaze软内核作为核心处理器，协同其它外设的控制器IP核，可以实现完整的可编程系统芯片(SoPC)设计。

发明内容

本发明需要解决的技术问题为：提供一种只需要UART接口的简单可靠并耗时较少的FPGA在线更新方法。

本发明的技术方案如下所述：

一种基于MicroBlaze软核的FPGA软件在线升级方法，包含以下步骤：

1)系统配置；2)系统初始化；3)对码；4)FLASH擦除；5)升级文件写入。

优选的，所述步骤1)系统配置的具体方法如下：

采用MicroBlaze软核作为在线升级的控制核心，UART和FLASH作为外设直接和MicroBlaze相连；MicroBlaze通过LMB总线与本地存储器控制器相连，同本地块存储器生成的程序寻址空间和数据寻址空间进行交互，通过片上外设PLB总线同UART、外部FLASH、Timer定时器和GPIO外设进行通信，GPIO、Timer定时器和中断控制器外设作为虚拟外设，对切换信号Switch_flag和定时中断进行控制；

FPGA系统的内部UART收发信号分别为Rx和Tx，基于MicroBlaze的在线升级系统收发信号分别为Rxx和Txx，Rx与Rxx同时接收外部UART数据，升级指示信号Switch_flag作为切换信号开关，在进行在线升级过程中将MicroBlaze的Txx信号连接到外部UART，未进行在线更新时将Tx连接到外部UART，使整个系统正常工作。

优选的，所述步骤1)系统配置时，由虚拟GPIO外设设计实现指示信号，作为其他模块和在线升级子模块切换UART接口进行完整通信过程的依据。

优选的，所述步骤2)系统初始化的具体方法如下：

首先对MicroBlaze内核进行初始化，然后对FLASH、UART、GPIO、Timer和中断控制器InterruptController进行初始化，初始化成功后按照FLASH类型将FLASH设置为可读写模式；若系统初始化超时则结束程序，否则上位机发出对码指令。

优选的，所述步骤3)对码的具体方法如下：

接收到上位机的对码指令后，则执行对码，若对码成功，利用GPIO信号Switch_flag开关信号将UART回送数据从Tx信号切换为MicroBlaze的Txx信号，并返回对码成功指令，并发出FLASH擦除指令，进行FLASH擦除。若对码不成功则返回对码不成功标志，并进入等待状态，等待重新对码的指令。

优选的，在操作UART时，波特率在MHS文件中修改；编写Flash驱动时，在MSS文件中调用EDK自带的XilFlash库函数。

优选的，所述步骤4)FLASH擦除的具体方法如下：

FPGA接受到擦除指令后，对外部FLASH执行擦除操作，成功擦除FLASH后，向上位机回送擦除成功指令；否则，返回擦除失败指令，进入等待状态，等待重新对码的指令。

优选的，所述步骤5)升级文件写入的具体方法如下：

上位机接收到擦除成功指令后，将FPGA源程序编译后的二进制bin文件拼装成固定长度数据帧发送给FPGA，FPGA将这些文件写入，若写入成功，则将FLASH置为不可读写模式，并向上位机返回更新成功指令，完成升级；若写入不成功则向上位机返回帧更新失败指令，上位机重新向FPGA发送FPGA源程序编译后的二进制bin文件拼装成的固定长度数据帧，连续三次帧更新失败后则返回FLASH更新失败指令，并进入等待状态，等待重新对码的指令。

优选的，还包括步骤6)更新失败处理，所述步骤6)更新失败处理的具体方法如下：