[发明专利]一种FPGA远程调试系统及远程调试方法

说明书

本发明公布了一种FPGA远程调试系统及远程调试方法，系统包括在调试主机上运行的调试客户端、在目标机上运行的调试服务器、用于存储目标系统信息的数据库服务器；客户端与服务器通过远程调试通信协议共同完成对FPGA的远程调试；数据库服务器存储目标系统信息表；调试客户端用于用户交互操作、显示信息、发送调试请求包、接收调试回应包；调试服务器用于获取目标系统信息、接收来自调试客户端的调试请求包、对调试请求包进行命令解析、形成调试回应包并发送回调试客户端。采用本发明技术方案，通过互联网对连接在计算机主机上的FPGA板级系统进行硬件代码的烧写和调试，简单易用，可提高开发调试效率。

技术领域

本发明涉及FPGA(Field Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)开发过程中的调试技术，具体涉及一种简单、易用的针对FPGA板级系统的远程调试系统及调试方法。

背景技术

在现代数字设计中，FPGA因其资源丰富、使用灵活等优点，被广泛地使用。随着半导体技术发展，FPGA朝着可编程片上系统(system on programmable chip，SOPC)方向发展，系统高度集成，一些关键的信号只存在于芯片内部。芯片更多的引脚采用球栅阵列(ball grid arry，BGA)封装，引脚连接特性无法以传统的方法测试。对FPGA进行实时地分析和调试，是验证硬件逻辑正确性的重要手段，是系统硬件设计实现的最后环节。通常的调试方式需在现场将计算机主机用一根JTAG(Joint Test Action Group，联合测试工作组)接口的下载电缆线与要调试的FPGA器件连接，并在计算机主机上使用在线逻辑分析仪完成。

但是，在FPGA硬件系统开发中，通常由多人共同协作开发，而这些人可能分布在不同的地方。考虑到FPGA开发设备价格昂贵，为节约科研成本，不能保证人手一套FPGA开发设备。这时，对FPGA系统的调试变得非常不方便。因此，通过网络远程地对FPGA系统进行调试成为了一种需求。此外，在FPGA教学实验中，若能实现实验仪器设备网络化，使学生可以通过互联网远程地对实验室内的FPGA开发板进行操作，可以有效的提升调试验证的效率，节约时间成本，提高学生学习开发的积极性。

目前，已有的用于FPGA远程调试的装置方法如实用型专利(申请号20151103058.7)记载了一种FPGA/CPLD远程调试系统及方法，该技术存在的主要问题是只能观察管脚信号，不能观察芯片内部信号完成在线逻辑分析；另外，上述远程调试系统的结构复杂，需要额外的专用硬件电路装置，且目标机的网络参数需要用户手动配置。

发明内容

为了方便说明，本文约定：“TCL”表示工具命令语言，即Tool Command Language；“ILA”表示综合逻辑分析仪，即Integrated Logic Analyzer；Bit文件指FPGA设计的最终文件，用于配置FPGA的配置比特流，目标系统是指被调试的目标FPGA板及与其连接的目标机。

针对现有技术存在的不足，本发明提供了一种简单、易用的FPGA远程调试系统及远程调试方法，采用本发明技术方案，可以通过互联网对连接在计算机主机上的FPGA板级系统进行硬件代码的烧写和调试。

本发明的原理是：目标机在数据库服务器上注册自己的系统参数和与之连接的FPGA板级系统参数，并定时检测IP地址是否发生变化；如果检测到IP地址发生变化则更新数据库中的相应记录。调试主机上运行的调试器从数据库中获取注册的目标机名字，根据用户选择的目标机名字获取目标机IP地址，然后与目标机建立TCP连接，将用户输入的控制指令和参数集组成调试请求包，发送给目标机；目标机收到调试请求包后解析并执行，然后将结果组成调试回应包，再通过TCP连接发送给调试主机；调试主机收到调试回应包，解析并展示在用户图形界面。

本发明提供的技术方案如下：