[发明专利]一种更新SPI Flash内FPGA程序的系统及方法

说明书

本发明公开了一种更新SPI Flash内FPGA程序的系统及方法，所述系统包括上位机、FPGA模块、SPI Flash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。本发明在底层直接通过SPI Flash支持的指令来进行程序更新，适用于所有采用SPI flash配置的FPGA程序更新，不需要额外硬件电路辅助，在电路板器件布局和产品价格上较现有技术更具优势。

技术领域

本发明属于FPGA程序更新技术领域，特别涉及一种更新SPI Flash内FPGA程序的系统及方法。

背景技术

FPGA(现场可编程门阵列)作为专用集成电路领域中一种半定制电路，因具有高速的数据和可编程能力被广泛应用于通信和高速数字信号处理领域。由于FPGA是基于SRAM实现的，每次断电FPGA内的程序等都会消失，因此每次上电后FPGA都需要重新配置才能够实现设计的功能。FPGA程序配置可以通过SPI Flash、BPI Flash、单片机等多种方式，其中SPIFlash电路结构简单、配置速度快等优点被广泛采用。

SPI Flash内存储的程序通常都是通过FPGA厂家提供的程序下载器进行更新(烧写)，传统产品FPGA程序的更新需要打开产品机箱用专用程序下载器通过JATG接口更新FPGA程序，操作复杂需要专业维护人员完成。为了使产品可以更便捷的更新FPGA程序，避免开机箱，在设计时，设计人员通常把FPGA程序下载器功能集成到电路板中，利用厂商提供的程序下载软件更新程序。程序下载器功能主要由USB桥接芯片和CPLD及相应程序组成，原理图如图1所示。

传统电路板中集成程序下载器的方案主要存在以下两点问题：1)额外的电路器件的加入必然增加了电路板器件的布局空间和增加了功耗，这对于体积有严格限制的产品增加了设计难度；2)增加的额外器件增加了产品成本，在价格上降低了产品竞争力。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种更新SPI Flash内FPGA程序的系统及方法，采用SPI Flash作为配置芯片更新FPGA程序，通过上位机软件利用PCI/PCIe总线将FPGA程序传给FPGA，然后由FPGA更新SPI Flash中存储的FPGA配置程序，可应用于数字荧光示波器等含有FPGA和上位机的产品，可以在不增加硬件电路条件下通过和FPGA连接的PCI/PCIe总线更新FPGA配置芯片SPI Flash内程序。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种更新SPI Flash内FPGA程序的系统，包括上位机、FPGA模块、SPI Flash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。

一种更新SPI Flash内FPGA程序的方法，基于前述的更新SPI Flash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；