[发明专利]基于树莓派和FPGA的配置电路及方法

说明书

本发明公开了一种基于树莓派和FPGA的配置电路。该系统包括一片树莓派Raspberry Pi 3的板子、一片Flash芯片和Xilinx系列的FPGA芯片。该电路可以通过树莓派采用两种配置方式来配置FPGA。一种是从并模式，由树莓派直接配置FPGA；另一种是SPI模式，先由树莓派将.mcs文件传到Flash，上电时Flash会自动加载.mcs文件到FPGA，完成FPGA的配置流程。此外，树莓派自带的WiFi固件和以太网口联网可以实现远程的系统升级，能为使用者提供后续的更新和改进。本发明设计灵活，两种配置方案使得该信号处理板适用的场合更加广泛；可以实现远程的系统升级，实现在线更新下载，方便完善和改进工作。

技术领域

本发明涉及通信技术领域，特别是一种基于树莓派和FPGA的配置电路及方法。

背景技术

现在的电路系统要求利用更少的空间及更低的成本来实现更多的功能，此外Xilinx每一代的FPGA都有更高的性能和更丰富的功能，给这种电路系统要求带来了可能。随着嵌入式系统越来越受欢迎，众多设计师想要减少使用的元件数并且增加灵活性。为了实现这些目标，使用微处理器来配置FPGA慢慢流行了起来。

尽管Flash PROM为Xilinx FPGA提供了易于使用的预构建配置解决方案，但使用固化Flash程序后，一旦做成产品，修改程序变得繁琐，从而难以对产品进行后期的维护和更新。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于树莓派和FPGA的配置电路及方法，使得系统更加灵活和通用。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种基于树莓派和FPGA的配置电路，包括一块树莓派Raspberry Pi 3的板子、一片Flash芯片和Xilinx系列的FPGA芯片；采用两种配置方式配置FPGA芯片，并且利用树莓派Raspberry Pi 3自带的WiFi固件和以太网口实现在线的系统升级；

树莓派Raspberry Pi 3配置FPGA芯片总计用到了20个GPIO口，其中17个连接到FPGA，分别是M[2:0]、DONE、CCLK、DATA[7:0]，用来直接配置FPGA；另外还有4个GPIO口接到Flash芯片，4个GPIO口用的是树莓派Raspberry Pi 3专用的SPI传输接口，分别是SPI_CLK、SPI_CE、SPI_MOSI、SPI_MISO，其中CCLK与SPI_CLK共用同一个GPIO口。

进一步地，采用两种配置方式配置FPGA芯片，具体为：

通过树莓派Raspberry Pi 3的GPIO口直接配置FPGA芯片，或者是树莓派Raspberry Pi 3将文件传输到Flash芯片，再由Flash芯片在上电的时候加载到FPGA。

进一步地，利用树莓派Raspberry Pi 3自带的WiFi固件和以太网口实现在线的系统升级，具体为：

通过树莓派Raspberry Pi 3自带的WiFi固件，联网即可下载安装包，再由树莓派Raspberry Pi 3下载到FPGA芯片，实现版本的升级；

在没有WiFi的情况下，通过网线接入以太网口实现联网。

一种基于树莓派和FPGA的配置方法，采用两种配置方式配置FPGA芯片，

第一种配置方式为：采用从并配置模式，通过树莓派Raspberry Pi 3的GPIO口直接配置FPGA芯片；该模式下，树莓派实现的功能：产生时钟CCLK、传送配置数据到FPGA和检测FPGA回传的DONE信号；

第二种配置方式为：采用SPI配置模式，通过先由树莓派Raspberry Pi 3传给Flash芯片，再由Flash芯片加载到FPGA芯片；该模式下，树莓派Raspberry Pi 3通过SPI传输方式将.mcs文件传到Flash芯片，然后再由Flash芯片在上电的时候加载到FPGA。