[发明专利]一种基于MicroBlaze软核的FPGA在线升级的系统及方法

说明书

本发明公开了一种基于MicroBlaze软核的FPGA在线升级的系统及方法，该系统包括：集成在设备端的FPGA和微处理器，与微处理器通过以太网连接的远端PC机，其特征在于，还包括：FPGA上运行MicroBlaze软核，软核通过LocalBus总线和微处理器连接通信，软核通过Qspi总线外接Flash设备作为存储器。其中，远端PC机将升级数据通过以太网发送至微处理器，微处理器将数据分片后通过LocalBus发送至运行于FPGA上的MicroBlaze软核，软核校验接收到的数据后写入到Flash，Flash中的文件分为三个区存储，开关区、Golden区和Update区，FPGA上电后根据开关区的内容决定从Golden区还是Update区进行启动。本发明具有结构简单，升级时间短，安全可靠的优点。

技术领域

本发明涉及电子技术领域，更具体地讲，涉及一种基于MicroBlaze软核的FPGA在线升级的系统及方法。

背景技术

在板卡设计中经常会用到FPGA(Field Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)芯片来实现接口协议或者接口控制，由于FPGA通常开发复杂度高，经常会涉及到版本的升级，在现有技术中，FPGA器件的升级方式大多是将经过编译后的配置程序，采用JTAG(Joint Test Action Group，联合测试工作组)接口下载并烧录至FPGA专用的配置芯片PROM(ProgrammableRead-only Memory，可编程只读存储器)中。

现有的升级方式有以下缺点：

1、JTAG烧写器的烧写速度比较慢，对于早期小规模的逻辑程序来说该缺点还不明显，但对于现在常用的FPGA器件比如Xilinx的A7系列，逻辑程序一般在20MB以上，用JTAG烧写大概需要20分钟；

2、JTAG烧写器的传输距离不超过1米，因此板卡中JTAG接口一般都预留在板卡上，由于板卡一般都安装在机箱中，每次升级FPGA都需要拆卸机箱；

3、JTAG需要烧写专用的MCS文件，MCS文件由BIT文件转换而来，一般都比原BIT文件大3倍左右；

4、使用JTAG烧写器烧写过程中出现烧写错误或者板卡掉电则会导致FPGA无法启动，需要重新用JTAG进行烧写。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提出一种基于MicroBlaze软核的FPGA在线升级的系统及方法，以实现对FPGA的灵活升级。

MicroBlaze嵌入式软核是基于Xilinx公司FPGA的微处理器IP核，和其它外设IP核一起，可以完成可编程系统芯片(SOPC)的设计，具有运行速度快、占用资源少、可配置性强等优点。MicroBlaze处理器采用RISC架构和哈佛结构的32位指令和数据总线，可以全速执行存储在片上存储器和外部存储器中的程序，并访问其的数据。MicroBlaze可以实现对FPGA外接的Flash存储设备进行读写访问，并且可以通过LocalBus总线和挂接的微处理器进行通信，这样微处理器就可以将升级文件发送给MicroBlaze，MicroBlaze把升级文件写入到Flash中。

基于此，本发明的技术方案为：

所述一种基于MicroBlaze软核的FPGA在线升级的系统，包括集成在设备端的FPGA，其特征在于：还包括集成在设备端的微处理器以及远端计算机；远端计算机与微处理器通过以太网连接；所述FPGA上运行MicroBlaze软核，MicroBlaze软核通过LocalBus总线和微处理器连接通信，MicroBlaze软核通过Qspi总线外接Flash设备作为存储器。