[发明专利]一种对SRAM型FPGA进行配置、回读和刷新的电路和操作方法

说明书

本发明公开了一种对SRAM型FPGA进行配置、回读和刷新的电路，包括：存储控制器、串口模块、数据通路、FPGA接口模块、状态机、配置寄存器；存储控制器读取存储器中的数据并通过数据通路发送给串口模块或FPGA接口模块；串口模块与上位机之间双向通讯连接；FPGA接口模块通过数据通路接收存储器中的数据或串口模块的数据，对FPGA进行配置、回读和刷新；本发明电路可以对SRAM型FPGA片内的配码错误进行检测和更新，增强了FPGA对恶劣环境的适应性。并且电路采用了串口模块以接收上位机信息，既可以上电后按照默认的预定流程工作，也可以通过串口模块对电路的工作状态进行监测、对工作模式进行设置调整。

技术领域

本发明涉及集成电路技术领域，尤其是一种对SRAM型FPGA进行配置、回读和刷新的电路和操作方法。

背景技术

FPGA即现场可编程门阵列，它是和CPU、DSP并列的一种通用集成电路。FPGA片内包括时序逻辑、组合逻辑、布线资源、存储器阵列、运算逻辑阵列、时钟网络、IO逻辑等资源，用户通过图形化设计方式、或者硬件描述语言(HDL)的设计输入方式，可以对FPGA片内的资源进行调用、进而搭建出各种数字电路。

用户完成FPGA功能开发设计之后，需要将电路设计转换为二进制码流，码流中只包含0、1数字组合，其不同的数字组合方式，决定了FPGA片内的电路结构。由于FPGA的功能是由码流所决定的，所以，如果希望FPGA行使预期的功能，就要先将码流传输进FPGA，这一过程称作“配置”(Configuration)。

在FPGA片内，有专门的存储器阵列，用于保存配置码流。多数FPGA都采用SRAM阵列来保存配置，称为“配置SRAM”即Configuration SRAM。也有一些FPGA采用Flash等非易失存储技术来保存码流，但这些FPGA一般容量较小、用途受限。

在片内采用SRAM来保存配置的FPGA，称为SRAM型FPGA，其容量大、速度高，主流的高性能电路应用场景，均采用这一类型的FPGA。但是，SRAM型FPGA有个缺点：当FPGA被应用于诸如辐照环境、人造卫星等严酷环境时，其Configuration SRAM阵列中的SRAM存储单元易受带电粒子的影响、发生误翻转，0、1数据发生错误，进而导致FPGA的用户电路功能出错。

对FPGA进行配置的电路，是领域内的公知技术：其一种典型方法是JTAG下载回读：从上位机，经过USB和JTAG接口的下载线，通过JTAG接口，将码流传输至FPGA，并可进行回读比对。此方法能够实现对FPGA的配置、回读，但缺点是，配置信息掉电即丢，只适用于调试，无法用于产品和设备的现场部署。另一种方法是：使用PROM对FPGA进行上电配置时的配置加载，其优点是PROM可以对配置数据作非易失存储，并且由于工作状态下不需要上位机，所以可以部署于实际的产品中，但是其缺点是，只能对FPGA进行上电配置的配置加载，无法对FPGA配置进行回读、比对、刷新。

经检索，中国专利公开号CN202011191407.9公开了SRAM型FPGA的配置数据动态刷新方法及装置，该专利存在以下缺陷：仅支持SPI NOR Flash，功能固定单一、无法实时对芯片的工作模式进行调整设置。中国专利公开号CN202011420884.8公开了一种星载SRAM型FPGA配置与刷新控制的IP核》，该专利存在以下缺陷：仅支持并口NOR Flash，功能固定单一、无法实时对芯片的工作模式进行调整设置。

综上所述，现有技术中，存在以下技术问题：

(1)SRAM型FPGA的配置SRAM阵列易受空间粒子、宇宙射线、带电粒子的影响，进而发生误翻转。

(2)JTAG配置方式无法进行产品的现场实际部署。

(2)PROM方式无法进行回读刷新。

发明内容