[发明专利]一种基于多重加载的多FPGA软件烧写故障恢复方法

说明书

本发明涉及一种基于多重加载的多FPGA软件烧写故障恢复方法，针对多FPGA通过逻辑控制烧写软件过程中出现的故障导致的不可逆的烧写失败问题，包括以下几个步骤：规划引导程序和工作程序在FLASH中的地址分配，其中引导程序从FLASH的基地址开始存储，保证引导程序与工作程序在FLASH存储中分开；产生多重加载模块，并将FPGA多重加载模块嵌入到引导程序中；通过JTAG电缆将引导程序烧写到FLASH的基地址中；系统断电重启，通过上位机将工作程序的配置文件下发给交换FPGA，交换FPGA复制配置文件后发给多个主FPGA，将工作程序烧写到多FLASH的约定地址；烧写完成后，系统再次断电重启，若烧写成功，则系统加载工作程序，若烧写失败，系统跳回引导程序，可继续烧写。

技术领域

本发明属于现场可编程门阵列(FPGA)技术领域，具体地说是通过利用FPGA多重加载功能，用于实现FPGA软件烧写的故障恢复技术，提高FPGA软件烧写的可靠性。

背景技术

现场可编程门阵列(FPGA)是上世纪八十年代诞生的数字芯片，其具备高并行、大吞吐、高灵活性等优势，现阶段已经广泛应用于通信电子相关领域。设计人员根据特定系统需求设计FPGA电路，验证完成后产生对应的配置文件烧写到FPGA片外非易失性存储设备FLASH中。系统上电后FPGA自动从FLASH中载入配置文件的数据，完成FPGA的上电配置，使得系统进入正常工作状态。

目前将FPGA配置文件烧写到FLASH中的主要方式有两种。第一种方法通过与FPGA连接JTAG调试电缆手动地将配置文件烧写到FLASH中，这种通过JTAG电缆烧写配置文件的方法应用最为普遍；第二种方法通过上位机将待烧写的配置文件分成若干个数据包，上位机通过网络将若干个数据包传输给交换FPGA，交换FPGA将烧写数据包复制并通过多路光纤同时发给多个主FPGA，各个主FGPA通过引导程序将烧写数据包写入FLASH相应的内存地址，这种通过引导程序烧写FPGA配置文件的方法需要设计对FLASH烧写的引导程序，相比第一种软件烧写方式较为繁琐。基于引导程序烧写FPGA的方法，可通过交换FPGA复制烧写数据包并输出多路光纤链路，能够实现多片主FPGA的同时烧写，因此这种烧写方法非常适用于多片FPGA软件需要更新迭代的场景，大大提高了多FPGA软件烧写效率。

通过引导程序烧写FPGA软件前，要求各个主FPGA必须先有一个基础的引导程序。并且在烧写过程中的容错率低，一旦系统断电或者烧写数据传输链路故障，导致主FPGA写入FLASH的烧写数据不完整，烧写失败后必须重新对所有主FPGA重新配置引导程序，大大增加了烧写工作量。因此引导程序烧写多片FPGA软件的方法需要具备烧写错误恢复机制，以提高FPGA软件烧写的可靠性。

发明内容

要解决的技术问题

本发明针对上述基于引导程序烧写FPGA软件的容错率低的缺点，提出了一种将FPGA多重加载功能嵌入FPGA引导程序中的方法。

技术方案

一种基于多重加载的多FPGA软件烧写故障恢复方法，其特征在于步骤如下：

步骤1：引导程序从FLASH的基地址开始存储，工作程序从FLASH的约定地址开始存储；并且保证引导程序与工作程序在FLASH存储中分开，互不影响各自功能；

步骤2：根据给定的多重加载配置命令控制字，设计步骤1中引导程序的多重加载功能模块；该模块输入一个触发脉冲信号，触发脉冲信号由上位机控制；触发脉冲信号上升沿到来后，先拉低写使能信号RDWRB，下一个时钟周期拉低ICAPE2使能信号CSIB，同时将配置命令控制字进行字节内的bit反序后，依次发送给ICAPE2原语的输入端口，启动主FPGA的多重加载；将多重加载模块嵌入到引导程序，另外引导程序包含FLASH烧写功能；

步骤3：将步骤2的具有多重加载功能的引导程序的配置文件通过JTAG电缆烧写到多个主FPGA的片外FLASH中，且保证引导程序必须从FLASH的基地址开始存储；