CN103513994A - 一种通过pcie 进行fpga 在线升级的方法和*** - Google Patents

一种通过pcie 进行fpga 在线升级的方法和*** Download PDF

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Abstract

本发明公开一种通过PCIE进行FPGA在线升级的方法和***，所述***包括：用户模块，用于主机通过PCIE接口要求对FPGA进行在线升级，FPGA进入初始化状态，准备配置功能信息；配置模块，用于主机通过配置寄存器将配置文件写入到配置芯片，写入完成后，FPGA将配置功能信息写完成标志发送回主机；升级模块，用于主机接收到完成命令之后，读取配置芯片的数据功能信息进行校验，通过对FPGA进行通、放电操作，完成升级配置。

Description

一种通过PCIE 进行FPGA 在线升级的方法和***
技术领域
本发明涉及FPGA在线升级领域，尤其涉及一种通过PCIE进行FPGA在线升级的方法和***。 
背景技术
当前配置FPGA的方法是针对带有PCIE功能的主机从设备，设备中不需要使用其它控制器件控制FPGA的配置时序，主机通过PCIE将配置文件写入到配置芯片中，并且通过寄存器控制FPGA关闭FPGA的电源开关后，重新对FPGA供电，即整个FPGA的在线升级完成。 
如图1、2所示，传统FPGA升级方法中直接通过JTAG链升级，这种方法为最常用，但对于装入机箱的设备卡使用JTAG链升级相对比较麻烦，当机箱内设备较多，或者内部空间较小时，没有足够的空间将JTAG线***到FPGA板卡上，则必须将板卡拔出才能进行重新配置，这样频繁操作会影响到FPGA板卡上的PCIE接口的稳定性。 
设备中直接包含CPLD或者ARM、单片机等，通过对FPGA配置时序的控制完成FPGA在线升级，当板卡上空间有限，且器件密度较高时，板卡中本身没有CPLD、ARM或者单片机做控制功能，则不能利用上述方法对FPGA进行配置，使用上述方法不仅增加了板卡成本而且不能满足板卡硬件设计的要求。 
发明内容
本发明所要解决是基于PCIE的FPGA设备在线升级的技术问题。 
本发明公开一种通过PCIE进行FPGA在线升级的方法，包括： 
步骤1，主机通过PCIE接口要求对FPGA进行在线升级，FPGA进入初始化状态，准备配置功能信息； 
步骤2，主机设置配置寄存器并将配置文件写入到配置芯片，写入完成后，FPGA将配置功能信息写完成标志发送回主机； 
步骤3，主机接收到完成命令之后，读取配置芯片的数据功能信息进行校 验，通过对FPGA进行充、放电操作，完成升级配置。 
所述通过PCIE进行FPGA在线升级的方法，所述步骤2还包括： 
步骤21，校验是否正确，如果正确主机向FPGA电源控制寄存器写入使能标志，使能FPGA向电源控制芯片的使能引脚发送低电平信号，使电源控制芯片断开对FPGA的供电功能，即关闭FPGA的供电电源； 
步骤22，校验错误，重新执行主机通过配置寄存器将配置文件写入到配置芯片。 
所述通过PCIE进行FPGA在线升级的方法，还包括： 
步骤31，在FPGA断电后，电源控制芯片的使能引脚由于使用外部上拉控制，使其有效，使能电源控制芯片重新对FPGA进行供电，FPGA在重新上电后，开始进入初始配置状态，完成配置后，即可和主机进行正常通信功能。 
本发明公开一种通过PCIE进行FPGA在线升级的***，包括： 
用户模块，用于主机通过PCIE接口要求对FPGA进行在线升级，FPGA进入初始化状态，准备配置功能信息； 
配置模块，用于主机通过配置寄存器将配置文件写入到配置芯片，写入完成后，FPGA将配置功能信息写完成标志发送回主机； 
升级模块，用于主机接收到完成命令之后，读取配置芯片的数据功能信息进行校验，通过对FPGA进行通、放电操作，完成升级配置。 
所述通过PCIE进行FPGA在线升级的***，所述配置模块还包括： 
校验模块，用于校验是否正确，如果正确主机向FPGA电源控制寄存器写入使能标志，使能FPGA向电源控制芯片的使能引脚发送低电平信号，使电源控制芯片断开对FPGA的供电功能，即关闭FPGA的供电电源；校验错误，重新执行主机通过配置寄存器将配置文件写入到配置芯片。 
所述通过PCIE进行FPGA在线升级的***，还包括： 
控制模块，用于在FPGA断电后，电源控制芯片的使能引脚由于使用外部上拉控制，使其有效，使能电源控制芯片重新对FPGA进行供电，FPGA在重新上电后，开始进入初始配置状态，完成配置后，即可和主机进行正常通信功能。 
所述通过PCIE进行FPGA在线升级的***，其特征在于，还包括： 
PCIE中设置多片FPGA，将第一片FPGA作为主FPGA，其他FPGA作为从FPGA，使用所述***完成升级配置。 
本发明的有益效果为： 
为基于PCIE的FPGA设备提供一种在线升级方法，不需要增加额外器件，主机通过PCIE将配置文件写入到FPGA上配置芯片，进行在线升级，在机箱内部空间较小，不需要将板卡拔出，主机可以直接通过PCIE接口进行升级。整个在线升级过程，主机软件和板卡FPGA配合完成，工作人员只需将配置文件录入到主机软件中，主机软件则自动将数据写入到板卡中，自动完成FPGA的在线升级功能，操作方便。 
附图说明
图1为现有技术中FPGA升级方法流程图； 
图2为本现有技术中FPGA的升级方法流程图； 
图3为本发明通过PCIE进行FPGA在线升级的***示意图； 
图4为本发明通过PCIE进行FPGA在线升级的方法流程图。 
具体实施方式
下面给出本发明的具体实施方式，结合附图对本发明做出了详细描述。 
本发明利用PCIE的FPGA设备不需要其它智能设备配置电路，利用其自身特性完成在线升级功能。 
如图3所示，本发明要求PCIE的FPGA设备除包含用户模块外，还必须包括FPGA配置模块，该配置模块完成对配置芯片的读写操作。 
1.初始状态FPGA使能用户模块，当主机要求对FPGA进行升级时，主机通过配置寄存器使能配置模块； 
2.配置模块将配置文件写入到配置芯片，写入完成后，FPGA将配置数据写完成命令发送回主机； 
3.主机在接收到完成命令后，读取配置芯片的数据进行校验； 
4.如果校验成功，主机向FPGA电源控制寄存器写入使能标志，使能FPGA向电源控制芯片的使能引脚发送低电平信号，使电源控制芯片断开对FPGA的供电功能，即关闭FPGA的供电电源； 
5.在FPGA断电后，电源控制芯片的使能引脚由于使用外部上拉控制，使其有效，使能电源控制芯片重新对FPGA进行供电，FPGA在重新上电后，开始进入初始配置状态，完成配置后，即可和主机进行正常通信功能。 
如图4所示，具体工作流程为： 
S401，主机通过PCIE接口下发FPGA配置功能使能命令； 
S402，主机通过PCIE发送配置数据到配置芯片； 
S403，主机读取配置芯片数据进行校验； 
S404，校验是否正确，如果正确执行步骤S405，如果错误执行S402； 
S405，写入FPGA电源控制寄存器； 
S406，FPGA产生电平信号不使能，断开电源开关； 
S407，断电FPGA信号无效，通过电源使能上拉电阻完成对FPGA的重新上电； 
S408，FPGA重新上电时，读取配置芯片内容，进行重新配置。 
当PCIE板卡中有多片FPGA，将第一片FPGA作为主FPGA，使用上述方法完成配置，其他FPGA作为从FPGA，主机通过PCIE将配置地址和配置数据写入到主FPGA中，主FPGA将根据地址将数据写入到相应从FPGA的配置芯片中，完成后进行校验判断，将所有配置数据写入到相应FPGA的配置芯片后，使能电源控制开关断电重启，可以同时完成对板卡上所有FPGA的上电重配置。 
本领域的技术人员在不脱离权利要求书确定的本发明的精神和范围的条件下，还可以对以上内容进行各种各样的修改。因此本发明的范围并不仅限于以上的说明，而是由权利要求书的范围来确定的。 

Claims (7)

1.一种通过PCIE进行FPGA在线升级的方法，其特征在于，包括：
步骤1，主机通过PCIE接口要求对FPGA进行在线升级，FPGA进入初始化状态，准备配置功能信息；
步骤2，主机设置配置寄存器并将配置文件写入到配置芯片，写入完成后，FPGA将配置功能信息写完成标志发送回主机；
步骤3，主机接收到完成命令之后，读取配置芯片的数据功能信息进行校验，通过对FPGA进行充、放电操作，完成升级配置。
2.如权利要求1所述通过PCIE进行FPGA在线升级的方法，其特征在于，所述步骤2还包括：
步骤21，校验是否正确，如果正确主机向FPGA电源控制寄存器写入使能标志，使能FPGA向电源控制芯片的使能引脚发送低电平信号，使电源控制芯片断开对FPGA的供电功能，即关闭FPGA的供电电源；
步骤22，校验错误，重新执行主机通过配置寄存器将配置文件写入到配置芯片。
3.如权利要求2所述通过PCIE进行FPGA在线升级的方法，其特征在于，还包括：
步骤31，在FPGA断电后，电源控制芯片的使能引脚由于使用外部上拉控制，使其有效，使能电源控制芯片重新对FPGA进行供电，FPGA在重新上电后，开始进入初始配置状态，完成配置后，即可和主机进行正常通信功能。
4.一种通过PCIE进行FPGA在线升级的***，其特征在于，包括：
用户模块，用于主机通过PCIE接口要求对FPGA进行在线升级，FPGA进入初始化状态，准备配置功能信息；
配置模块，用于主机通过配置寄存器将配置文件写入到配置芯片，写入完成后，FPGA将配置功能信息写完成标志发送回主机；
升级模块，用于主机接收到完成命令之后，读取配置芯片的数据功能信息进行校验，通过对FPGA进行通、放电操作，完成升级配置。
5.如权利要求4所述通过PCIE进行FPGA在线升级的***，其特征在于，所述配置模块还包括：
校验模块，用于校验是否正确，如果正确主机向FPGA电源控制寄存器写入使能标志，使能FPGA向电源控制芯片的使能引脚发送低电平信号，使电源控制芯片断开对FPGA的供电功能，即关闭FPGA的供电电源；校验错误，重新执行主机通过配置寄存器将配置文件写入到配置芯片。
6.如权利要求5所述通过PCIE进行FPGA在线升级的***，其特征在于，还包括：
控制模块，用于在FPGA断电后，电源控制芯片的使能引脚由于使用外部上拉控制，使其有效，使能电源控制芯片重新对FPGA进行供电，FPGA在重新上电后，开始进入初始配置状态，完成配置后，即可和主机进行正常通信功能。
7.如权利要求4-6任一所述通过PCIE进行FPGA在线升级的***，其特征在于，还包括：
PCIE中设置多片FPGA，将第一片FPGA作为主FPGA，其他FPGA作为从FPGA，使用所述***完成升级配置。
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