CN114115022A - 一种fpga硬件加速阵列升级方法及*** - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种FPGA硬件加速阵列升级方法及***，***，包括：云端数据中心、至少一个终端设备。云端数据中心用于存储至少一个硬件加速程序；根据硬件加速程序，发送至少一个升级指令至所述终端设备。终端设备用于接收云端数据中心发送的升级指令，响应于升级指令将FPGA升级程序加载至待升级的FPGA芯片，以完成对FPGA芯片升级任务。本申请通过识别终端设备中每颗FPGA芯片的ID，控制模块根据FPGA芯片的ID切换升级通道，实现对硬件加速阵列中每颗FPGA芯片升级。
Description
技术领域
本申请涉及硬件加速阵列技术领域，尤其涉及一种FPGA硬件加速阵列升级方法及***。
背景技术
物联网利用各种通信技术把不同的物、人等联在一起，形成人与物、物与物相联，形成各种物联网络，促进城市建设与经济发展。随着物联网应用的深入，数据处理变得更加丰富和重要。现场可编程门阵列(Field-Programma ble Gate Array，FPGA)在数据硬件加速处理中获得广泛的应用。通过FPGA的硬件加速计算，让我们了解和掌握资产、设备等重要资产的实时运行状态，对设备维护、人员/设备监控、应急预案、智慧决策等，都有非常重要的作用。
在硬件加速列阵中包括多颗FPGA芯片，在FPGA芯片进行逻辑块升级时，一般是通过联合测试工作组(Joint Test Action Group，JTAG)下载线，在断电的情况下，进行烧写板载升级，而这种方式，只适用于FPGA芯片的开发调试阶段。一旦将FPGA芯片装入机箱后投入使用，在投入使用中，很难再***JTAG下载线，然而很多设备是不允许断电，对于存在多个硬件加速阵列的情况更加难以升级管理。
发明内容
本申请提供了一种FPGA硬件加速阵列升级方法及***，通过识别硬件加速阵列中每颗FPGA芯片的ID，中央处理器(CPU)根据FPGA芯片的ID切换升级通道，实现对硬件加速阵列中每颗FPGA芯片升级。
第一方面，本申请提供了一种FPGA硬件加速阵列升级***，包括：云端数据中心、至少一个终端设备；
所述云端数据中心，用于存储至少一个硬件加速程序；根据所述硬件加速程序，发送至少一个升级指令至所述终端设备；
所述终端设备，用于接收所述云端数据中心发送的所述升级指令，响应于所述升级指令将FPGA升级程序加载至待升级的FPGA芯片，以完成对所述FPGA芯片升级任务。
可选的，所述终端设备包括控制模块、总线通道切换控制模块和硬件加速阵列模块；
所述控制模块，用于响应所述升级指令，获取所述硬件加速阵列模块中多个FPGA芯片对应的ID，根据所述ID判断对应的所述FPGA芯片是否为待升级的FPGA芯片；
在所述ID对应的所述FPGA芯片为所述待升级的FPGA芯片的情况下，发送加载指令至所述总线通道切换控制模块，所述加载指令用于指示将所述FPGA升级程序加载至与所述ID对应的所述待升级的FPGA芯片；
所述总线通道切换控制模块，用于根据所述ID对总线通道的管理切换，以实现不同所述FPGA芯片升级；
所述硬件加速阵列模块，用于响应所述FPGA升级程序，根据预设的功能算法进行硬件加速计算，以完成相应的升级任务。
可选的，所述终端设备还包括总线通道隔离模块和供电单元；
所述总线通道隔离模块，用于响应所述总线通道切换控制模块发送的切换指令，将通道切换至所述待升级的FPGA芯片。
所述供电单元，用于给所述控制模块、总线通道切换控制模块、硬件加速阵列模块和总线通道隔离模块进行供电，以保证任务正常执行。
可选的，所述硬件加速阵列模块还包括多个硬件加速单元，所述硬件加速单元用于给所述硬件加速阵列模块中待升级的每个所述FPGA芯片分配对应的所述ID。
可选的，所述云端数据中心和所述终端之间通过LTE 4G或NB IoT通信连接。
可选的，所述云端数据中心和所述终端之间通过以太网通信连接。
第二方面，本申请提供了一种FPGA硬件加速阵列升级方法，具体包括以下步骤：
响应于升级指令，获取硬件加速阵列中多个FPGA芯片对应的ID；
根据所述ID判断对应的所述FPGA芯片是否为待升级的FPGA芯片；
在所述ID对应的所述FPGA芯片为所述待升级的FPGA芯片的情况下，将FPGA升级程序加载至与所述ID对应的所述待升级的FPGA芯片，以完成对所述FPGA芯片升级任务。
由以上技术方案可知，本申请提供了一种FPGA硬件加速阵列升级方法及***，***，包括：云端数据中心、至少一个终端设备。云端数据中心用于存储至少一个硬件加速程序；根据硬件加速程序，发送至少一个升级指令至所述终端设备。终端设备用于接收云端数据中心发送的升级指令，响应于升级指令将FPGA升级程序加载至待升级的FPGA芯片，以完成对FPGA芯片升级任务。本申请通过识别终端设备中每颗FPGA芯片的ID，控制模块根据FPGA芯片的ID切换升级通道，实现对硬件加速阵列中每颗FPGA芯片升级。
附图说明
为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为一种FPGA硬件加速阵列升级***的结构示意图；
图2为FPGA硬件加速阵列升级***中总线通道切换控制模块和总线通道隔离模块的结构示意图。
具体实施方式
下面将详细地对实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下实施例中描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。仅是与权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的***和方法的示例。
参见图1，为一种FPGA硬件加速阵列升级***的结构示意图。本申请提供了一种FPGA硬件加速阵列升级***，包括：云端数据中心、至少一个终端设备，终端设备包括控制模块、总线通道切换控制模块、总线通道隔离模块硬件、加速阵列模块和供电单元。
其中，云端数据中心，用于存储至少一个硬件加速程序；根据所述硬件加速程序，发送至少一个升级指令至所述终端设备。
终端设备，用于接收云端数据中心发送的升级指令，响应于升级指令将FPGA升级程序加载至待升级的FPGA芯片，以完成对FPGA芯片升级任务。
控制模块，用于响应升级指令，获取硬件加速阵列模块中多个FPGA芯片对应的ID，根据ID判断对应的FPGA芯片是否为待升级的FPGA芯片。
在ID对应的FPGA芯片为待升级的FPGA芯片的情况下，发送加载指令至总线通道切换控制模块，加载指令用于指示将FPGA升级程序加载至与ID对应的待升级的FPGA芯片。
总线通道切换控制模块，用于根据ID对总线通道的管理切换，以实现不同FPGA芯片升级。
硬件加速阵列模块，用于响应FPGA升级程序，根据预设的功能算法进行硬件加速计算，以完成相应的升级任务。
总线通道隔离模块，用于响应总线通道切换控制模块发送的切换指令，将通道切换至待升级的FPGA芯片。
供电单元，用于给控制模块、总线通道切换控制模块、硬件加速阵列模块和总线通道隔离模块进行供电，以保证任务正常执行。
在一些实施例中，硬件加速阵列模块还包括多个硬件加速单元，硬件加速单元用于给硬件加速阵列模块中待升级的每个FPGA芯片分配对应的ID。
在一些实施例中，云端数据中心可以是自己搭建的HTTP服务器、MQTT服务器或者是公有云等。
在一些实施例中，云端数据中心和终端之间通过LTE 4G或NB IoT通信连接，其中，LTE 4G或NB IoT通信连接为无线数据传输。
在一些实施例中，云端数据中心和终端之间通过以太网通信连接，其中，以太网通信连接为有线数据传输。
在一些实施例中，用户可以利用云端数据中心更新需要的硬件加速工程程序，比如电能量的计算、台区拓扑识别算法、火灾概率研判算法等。
在一些实施例中，控制模块可以是具有较强处理能力的ARM核心处理器，也可以是低功耗运行用于管理的MCU，也可以是其他类型的处理器模块。
在一些实施例中，总线通道切换管理模块可以为硬件模拟开关器件、可编程逻辑器件CPLD、可擦除可编程逻辑器件EPLD和现场可编程门阵列FPGA中的一种或几种。
下面将对上述***的具体工作过程进行说明：
云端数据中心中存储至少一个硬件加速程序。云端数据中心在接收到用户输入的对硬件加速程序的操作之后，发送至少一个升级指令至终端设备。终端设备中的控制模块在接受到升级指令后启动对应的升级任务，并从云端数据中心接收需要升级的硬件加速程序。控制模块启动升级任务，通过读取硬件加速阵列中每个FPGA芯片对应的ID，判断哪个FPGA芯片需要升级，根据识别到需要升级的FPGA芯片的ID，启动总线通道切换管理模块，控制总线通道隔离模块将总线通道切换到ID对应的FPGA芯片上，并将FPGA升级程序加载至与ID对应的FPGA芯片。硬件加速阵列模块响应FPGA升级程序，根据预设的功能算法进行硬件加速计算，以完成相应的升级任务。在当前硬件加速阵列模块升级任务完成后，将升级的结果反馈控制模块中，控制模块再将结果反馈在发送至云端数据中心。
图2为FPGA硬件加速阵列升级***中总线通道切换控制模块和总线通道隔离模块的结构示意图。总线通道切换管理模块可以为硬件模拟开关器件、可编程逻辑器件CPLD、可擦除可编程逻辑器件EPLD和现场可编程门阵列FPGA中的一种或几种。当总线通道切换管理模块启动后，通过控制总线通道隔离模块将总线通道进行切换，以实现与ID对应的FPGA芯片进行连接。
进一步地，本申请提供了一种FPGA硬件加速阵列升级方法，具体包括以下步骤：
响应于升级指令，获取硬件加速阵列中多个FPGA芯片对应的ID；
根据所述ID判断对应的所述FPGA芯片是否为待升级的FPGA芯片；
在所述ID对应的所述FPGA芯片为所述待升级的FPGA芯片的情况下，将FPGA升级程序加载至与所述ID对应的所述待升级的FPGA芯片，以完成对所述FPGA芯片升级任务。
上述***内的各装置之间的信息交互、执行过程等内容与本申请方法实施例基于同一构思，具体内容可参见本申请***实施例中的叙述，此处不再赘述。
由以上技术方案可知，本申请提供了一种FPGA硬件加速阵列升级方法及***，***，包括：云端数据中心、至少一个终端设备。云端数据中心用于存储至少一个硬件加速程序；根据硬件加速程序，发送至少一个升级指令至所述终端设备。终端设备用于接收云端数据中心发送的升级指令，响应于升级指令将FPGA升级程序加载至待升级的FPGA芯片，以完成对FPGA芯片升级任务。本申请通过识别终端设备中每颗FPGA芯片的ID，控制模块根据FPGA芯片的ID切换升级通道，实现对硬件加速阵列中每颗FPGA芯片升级。
本申请提供的实施例之间的相似部分相互参见即可，以上提供的具体实施方式只是本申请总的构思下的几个示例，并不构成本申请保护范围的限定。对于本领域的技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下依据本申请方案所扩展出的任何其他实施方式都属于本申请的保护范围。
Claims (7)
1.一种FPGA硬件加速阵列升级***，其特征在于，包括：云端数据中心、至少一个终端设备；
所述云端数据中心，用于存储至少一个硬件加速程序；根据所述硬件加速程序，发送至少一个升级指令至所述终端设备；
所述终端设备，用于接收所述云端数据中心发送的所述升级指令，响应于所述升级指令将FPGA升级程序加载至待升级的FPGA芯片，以完成对所述FPGA芯片升级任务。
2.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述终端设备包括控制模块、总线通道切换控制模块和硬件加速阵列模块；
所述控制模块，用于响应所述升级指令，获取所述硬件加速阵列模块中多个FPGA芯片对应的ID，根据所述ID判断对应的所述FPGA芯片是否为待升级的FPGA芯片；
在所述ID对应的所述FPGA芯片为所述待升级的FPGA芯片的情况下，发送加载指令至所述总线通道切换控制模块，所述加载指令用于指示将所述FPGA升级程序加载至与所述ID对应的所述待升级的FPGA芯片；
所述总线通道切换控制模块，用于根据所述ID对总线通道的管理切换，以实现不同所述FPGA芯片升级；
所述硬件加速阵列模块，用于响应所述FPGA升级程序，根据预设的功能算法进行硬件加速计算，以完成相应的升级任务。
3.根据权利要求2所述的***，其特征在于，所述终端设备还包括总线通道隔离模块和供电单元；
所述总线通道隔离模块，用于响应所述总线通道切换控制模块发送的切换指令，将通道切换至所述待升级的FPGA芯片；
所述供电单元，用于给所述控制模块、总线通道切换控制模块、硬件加速阵列模块和总线通道隔离模块进行供电，以保证任务正常执行。
4.根据权利要求3所述的***，其特征在于，所述硬件加速阵列模块还包括多个硬件加速单元，所述硬件加速单元用于给所述硬件加速阵列模块中待升级的每个所述FPGA芯片分配对应的所述ID。
5.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述云端数据中心和所述终端之间通过LTE 4G或NB IoT通信连接。
6.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述云端数据中心和所述终端之间通过以太网通信连接。
7.一种FPGA硬件加速阵列升级方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
响应于升级指令，获取硬件加速阵列中多个FPGA芯片对应的ID；
根据所述ID判断对应的所述FPGA芯片是否为待升级的FPGA芯片；
在所述ID对应的所述FPGA芯片为所述待升级的FPGA芯片的情况下，将FPGA升级程序加载至与所述ID对应的所述待升级的FPGA芯片，以完成对所述FPGA芯片升级任务。
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