[发明专利]一种基于区域切片技术的FPGA增量升级方法及装置

说明书

本发明提供一种基于区域切片技术的FPGA增量升级方法和装置，方案包括：基于区域切片技术将待处理FPGA配置区域划分为多个分层区域；对所述待处理FPGA的升级切片区域进行备份；在对所述待处理FPGA的某个切片区域进行升级时，启动切片区域模拟单元模拟正在升级的切片区域，以保证所述待处理FPGA的正常运行；对所述切片区域进行升级，当升级结束后，运行升级之后的切片区域；采用切片区域升级检测单元检测升级后切片区域是否能正常运行；若升级后切片区域无法正常运行，则结束切片升级，加载切片备份，以使得所述切片区域恢复至升级之前的状态，实现了FPGA的高效升级。

技术领域

本发明涉及电子电路技术领域，具体涉及一种基于区域切片技术的FPGA增量升级方法及装置。

背景技术

FPGA作为现场可编程逻辑器件，以其大规模、高速、低功耗等优点，在各个领域内得到广泛应用。随着FPGA远程升级技术的发展，对FPGA产品的程序升级，已由原来的工程人员现场升级，变为了利用控制器进行远程在线升级。但是因芯片硬件条件的限制，远程升级仍存在升级时间长、无法实现无扰升级、安全隐患大等问题。

随着FPGA部分重配置技术的出现，为了保证设备的正常工作，需要在不中断程序运行条件下实现对动态及静态区域的部分升级。该技术基于程序的模块将芯片配置资源划分为动态及静态区域。当某个区域内布局布线被改变后，可只针对该区域进行重新配置。但是该技术初始分配的区域大小及接口配置无法改变，若某个区域占用资源超出初始区域大小时，或某个区域功能变化需要增加接口时，只能采用整体更新的方式进行升级。这增加了许多不必要的升级工作，降低了升级效率。

例如，图1为现有技术中，基于FPGA动态重配置的波形组件加载实现方法，参见图1，一种基于FPGA动态重配置的波形组件加载实现方法，包括以下步骤：

步骤一、将FPGA整体资源划分为静态分区和动态分区，确定上述静态分区和动态分区的资源数量和面积；

步骤二、设计静态分区，实现用于为动态分区提供输入输出接口、实现底层硬件接口抽象与封装的硬件抽象层，以及用于接收波形组件重配置文件、并加载所述波形组件重配置文件到动态分区中指定可重配置模块的动态分区加载代理模块；

步骤三、设计动态分区，实现用于动态加载波形组件的若干可重配置模块；

第四步、综合、实现上述静态分区和动态分区，输出FPGA上电即运行的静态分区镜像文件和动态分区约束文件。

现有的FPGA在线升级方式主要有远程更新和动态重配置两种。

远程更新方式，需要通过芯片内置的远程更新电路替换非易失性存储器件中的整个配置文件。受远程更新电路支持频率的影响，整个固件升级过程速率较低，特别是对于大工程来说。升级完成后需要重启，势必会中断程序正常运行，影响正常业务的实现。对于一些安全性能要求较高的系统，哪怕程序中断1S也可能造成无法预计的损失。

部分重配置方式，通过动态区域设置实现对特定区域FPGA运行程序的升级，同时利用冻逻辑确保其他功能区域的正常运行，解决了远程固件升级无法实现无扰更新的问题。但是该技术初始分配的区域大小及接口配置无法改变，若某个区域占用资源超出初始区域大小时，或某个区域功能变化需要增加接口时，只能采用整体更新的方式进行升级。这增加了许多不必要的升级工作，降低了升级效率。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种基于区域切片技术的FPGA增量升级方法及装置，以提高FPGA的升级效率。

为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：

一种基于区域切片技术的FPGA增量升级方法，包括：

基于区域切片技术将待处理FPGA配置区域划分为多个分层区域；