[发明专利]一种更新SPI Flash内FPGA程序的系统及方法

权利要求书

1.一种更新SPI Flash内FPGA程序的系统，其特征在于，包括上位机、FPGA模块、SPIFlash配置芯片，上位机与FPGA模块之间通过PCI/PCIe总线连接，进行数据交互，上位机软件通过PCI/PCIe总线将FPGA程序传至FPGA模块，所述FPGA模块内部集成SPI Flash配置芯片的控制逻辑，由FPGA模块更新SPI Flash配置芯片中存储的FPGA程序；所述FPGA模块包括PCI/PCIe总线控制器、SPI总线控制器、SPI Flash读写控制器、读数据FIFO、写数据FIFO，所述PCI/PCIe总线控制器与SPI总线控制器之间通过读数据FIFO和写数据FIFO数据传输，SPI总线控制器和SPI Flash配置芯片之间数据读写采用单线模式或双线模式或四线模式。

2.一种更新SPI Flash内FPGA程序的方法，其特征在于，基于权利要求1所述的更新SPIFlash内FPGA程序的系统，包括以下步骤：

步骤一、读取程序文件；

步骤二、Flash控制初始化；

步骤三、判断Flash是否已正常工作：正常工作，执行步骤四；否则执行步骤九；

步骤四、Flash数据擦除；

步骤五、Flash数据写入，写入次数N加1；

步骤六、Flash数据回读；

步骤七、判断Flash数据写入是否正确：写入正确，执行步骤九；写入不正确，执行步骤八；

步骤八、判断N是否大于等于3：若N＜3，执行步骤四；若N≥3，执行步骤九；

步骤九、结束。

3.根据权利要求2所述的更新SPI Flash内FPGA程序的方法，其特征在于，步骤一中，上位机软件提供的FPGA程序配置文件一种为.mcs文件，.mcs文件以文本的形式记录了FPGA的二进制程序，包含地址程序数据及校验信息；另一种配置文件是.bit文件，.bit文件分为两部分，第一部分包括该文件生成信息，第二部分包括配置FPGA的二进制程序；软件首先需要从硬盘或优盘中读取FPGA程序，并按照不同格式文件提取出配置FPGA程序的二进制形式。

4.根据权利要求2所述的更新SPI Flash内FPGA程序的方法，其特征在于，步骤二中，软件在控制SPI Flash之前需要首先复位写入/读取数据FIFO，然后向Flash发送读取ID的指令，根据读取数据判断Flash是否已正常工作。

5.根据权利要求2所述的更新SPI Flash内FPGA程序的方法，其特征在于，步骤四中，SPI Flash支持整块擦除、扇区擦除、子扇区擦除；如果SPI Flash中只存储FPGA程序，则几种擦除方式都可以，否则只能采用循环的方式擦除存储的FPGA程序区域。

6.根据权利要求5所述的更新SPI Flash内FPGA程序的方法，其特征在于，擦除开始时，首先向Flash发送WRITE ENABLE指令，然后发送擦除指令及擦除地址，最后发送READSTATUS REGISTER指令读取Flash的状态寄存器以判断擦除指令是否执行完毕，如果采用整块擦除，指令执行完毕；如果是采用扇区或子扇区擦除则需要循环执行上述指令。

7.根据权利要求2所述的更新SPI Flash内FPGA程序的方法，其特征在于，步骤五中，分多次将FPGA程序完整写入，

(1)上位机依次将FPGA程序256字节存写入写数据FIFO；

(2)向Flash发送WRITE ENABLE指令；

(3)向Flash发送PAGE PROGRAM指令并将写数据FIFO数据传送给Flash；

(4)循环向Flash发送READ STATUS REGISTER，读取状态寄存器直到写入指令执行完毕；

(5)如果FPGA程序没有写入完，则跳到第(1)步继续执行。

8.根据权利要求2所述的更新SPI Flash内FPGA程序的方法，其特征在于，步骤六中，读数据时，首先向Flash发送READ指令，然后利用读数据FIFO接收Flash读取数据，最后上位机通过PCI/PCIe总线将读数据FIFO数据读到内存中。