[发明专利]一种FPGA动态重构方法

摘要

本发明涉及一种FPGA动态重构方法，包括利用FPGA读取存储在片外Flash中的不同偏移地址处的配置文件，通过自行编写的状态机将读取到的配置文件写入FPGA内部的ICAP(内部配置访问端口)，以完成FPGA的本地动态重构；利用以太网将各个配置文件传输到FPGA内部并利用编写的状态机将各个配置文件存储在FPGA内部的BRAM中，最后利用编写的状态机将BRAM中的配置文件烧写进片外Flash，以完成FPGA的远程动态重构。本发明相比于常用的实现FPGA动态重构的方法而言，能够使得存储在片外Flash中的配置文件的个数大大提高，片外Flash与FPGA的连接也不受固定管脚的约束，不需要第三方协议芯片的协助，Flash的类型也不受约束。

主权项

一种FPGA动态重构方法，其特征在于包括以下步骤：步骤一：当重构模式为本地重构时，利用FPGA读取存储在片外Flash中的不同偏移地址处的配置文件，通过状态机将读取到的配置文件写入FPGA内部的内部配置访问端口ICAP，，以完成FPGA的本地动态重构；步骤二：当重构模式为远程重构时，利用以太网将各个配置文件传输到FPGA内部并利用编写的状态机将各个配置文件存储在FPGA内部的BRAM中，利用状态机将BRAM中的配置文件烧写进片外Flash，以完成FPGA的远程动态重构；所述步骤一中，当重构模式为本地重构时，此时Flash中的不同偏移地址处已经存储了不同的配置文件，具体实现如下：①以4字节为一组读取Flash中的目标配置文件，同时将读取到的数据写入ICAP；②编写状态机控制内部配置访问端口ICAP端口信号的时序，首先使内部配置访问端口ICAP工作在X32模式，第一个时钟周期：设置内部配置访问端口ICAP的片选信号为高电平即逻辑‘1’、读写信号为高电平即逻辑‘1’、数据输入信号为十六进制数据0x00000000；③第二个时钟周期：设置内部配置访问端口ICAP的片选信号为高电平即逻辑‘1’、读写信号为低电平即逻辑‘0’、数据输入信号为①中读取到的4字节数据；④第三个时钟周期：设置内部配置访问端口ICAP的片选信号为低电平即逻辑‘0’、读写信号为低电平即逻辑‘0’、数据输入信号为①中读取到的4字节数据；⑤第四个时钟周期：设置ICAP的片选信号为高电平即逻辑‘1’、读写信号为高电平即逻辑‘1’、数据输入信号为十六进制数据0xaaaaaaaa；⑥步骤②‑⑤完成了①中读取到的4字节数据的写入内部配置访问端口ICAP，接着继续以4字节为一组读取Flash数据，当读取到的数据不是十六进制0x000000b0时，重复步骤①‑⑤；当读取到十六进制0x000000b0时，按照②‑⑤将0x000000b0写入内部配置访问端口ICAP，同时继续以4字节为一组读取Flash数据，当紧接着读取到的数据为十六进制0x04000000时，按照②‑⑤将0x04000000写入内部配置访问端口ICAP，此时就完成了目标配置文件在FPGA中的动态重构；所述步骤二中，当重构模式为远程重构时，此时首先需要在状态机的控制下将远程的配置文件写入片外Flash，具体实现为：①编写状态机读取网络传输过来的配置数据，并同时计数，当接收到的数据大小小于102字节时，忽略这些数据；当接收到的数据大小大于等于103字节时，将此时接收到的数据进行基于字节的大小端转换，即一个字节的最高位当作最低位、最低位当作最高位，然后将转换后的数据写入FPGA内部的BRAM中；②直到接收到的数据为十六进制0x000000b0，并写入BRAM；③此时再次接收4字节的数据，当此时的数据为十六进制0x04000000时，将其写入BRAM；④然后在状态机控制下将BRAM中的数据烧写进片外Flash；⑤以4字节为一组读取Flash中的目标配置文件，同时将读取到的数据写入ICAP；⑥编写状态机控制ICAP端口信号的时序，首先使ICAP工作在X32模式。第一个时钟周期：设置ICAP的片选信号为高电平即逻辑‘1’、读写信号为高电平即逻辑‘1’、数据输入信号为十六进制数据0x00000000；⑦第二个时钟周期：设置内部配置访问端口ICAP的片选信号为高电平即逻辑‘1’、读写信号为低电平即逻辑‘0’、数据输入信号为⑤中读取到的4字节数据；⑧第三个时钟周期：设置内部配置访问端口ICAP的片选信号为低电平即逻辑‘0’、读写信号为低电平即逻辑‘0’、数据输入信号为⑤中读取到的4字节数据；⑨第四个时钟周期：内部配置访问端口ICAP的片选信号为高电平即逻辑‘1’、读写信号为高电平即逻辑‘1’、数据输入信号为十六进制数据0xaaaaaaaa；⑩步骤⑥‑⑨完成了⑤中读取到的4字节数据的写入内部配置访问端口ICAP，接着继续以4字节为一组读取Flash数据，当读取到的数据不是十六进制0x000000b0时，重复步骤⑤‑⑨；当读取到十六进制0x000000b0时，按照⑥‑⑨将0x000000b0写入内部配置访问端口ICAP，同时继续以4字节为一组读取Flash数据，当紧接着读取到的数据为十六进制0x04000000时，按照⑥‑⑨将0x04000000写入ICAP，此时就完成了目标配置文件在FPGA中的动态重构。