一种基于网络的ＦＰＧＡ配置系统及配置方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于网络的ＦＰＧＡ配置系统及配置方法，配置系统包括远程服务器、微处理器、网络接口和存储模块，所述微处理器分别与所述网络接口、所述存储模块以及至少一片现场可编程逻辑门阵列ＦＰＧＡ相连，所述远程服务器与所述网络接口通过网络连接，所述远程服务器用于存储所述现场可编程逻辑门阵列ＦＰＧＡ的配置数据并通过所述网络接口传送至所述微处理器，所述微处理器用于将所述配置数据写入所述存储模块，或者从所述存储模块读出所述配置数据并对所述现场可编程逻辑门阵列ＦＰＧＡ进行配置。

Network based FPGA configuration system and configuration method

The invention discloses a FPGA configuration system and configuration method based on network configuration, the system includes a remote server, network interface and microprocessor, memory module, the microprocessor is respectively connected with the network interface, the storage module and at least one field programmable logic gate array can be connected to FPGA, the remote server and the network the interface is connected through a network, the remote server is used to store the configuration data of field programmable logic gate array FPGA and transmitted through the network interface to the microprocessor, the microprocessor for the configuration data is written to the memory module, or from the memory module reads the configuration data of the field programmable logic gate array FPGA configuration.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及FPGA配置
，具体涉及一种基于网络的FPGA配置系统及配置 方法。
技术介绍
在现有技术超声诊断设备设计中，以嵌入式微处理器加现场可编程逻辑门阵列 FPGA(Field Programmable Gate Array)为核心的体系结构因其强大的处理能力和灵活 的工作方式而被广泛采用。嵌入式微处理器的优势在于将微处理器内核与丰富多样的外 围接口设备紧密结合，在提供强大的运算、控制功能的同时，降低了系统成本和功耗，因而 适合作为数字系统的控制核心；FPGA的优势在于超高速、丰富的逻辑资源以及用户可灵活 配置的逻辑功能，适用于逻辑接口功能多种多样、灵活可变的场合。将二者结合形成优势 互补，如有需要，再配以适当的专用芯片。这种体系结构适用于大多数复杂数字诊断仪器 系统的设计。而FPGA是一种现场可编程逻辑器件，在FPGA正常工作时，配置数据存储在 SRAM(Static RAM)单元中，SRAM单元也被称为配置存储(Conf igurationRAM)，由于存储器 SRAM的易失性，FPGA在上电之后，外部电路需要将配置数据重新载入到片内的配置RAM中， 内部各元器件初始化完成以后FPGA芯片才能正常工作。 如图l所示，FPGA的配置过程是两次数据的传输过程分别由配置数据源到 时序控制器和时序控制器到目标FPGA。现有的FPGA配置方式主要有两种一种是使用 传统的配置方式，使用厂家提供的专用下载电缆线和在板上使用FPGA厂家提供的专用 PROM(programmableread-only memory可编程序的只读存储器)为FPGA提供配置时序，只 要将PR0M和FPGA的专用引脚相连，上电时将服务器内的目标程序通过下载电缆线烧录到 PROM中，PROM中的配置数据就会自动加载到FPGA的SRAM中；这种配置方式包括应用于调 试阶段的专用下载电缆线和应用于产品中的专用非易失性存储器。在这种方式中，前述的 两次数据传输完全由FPGA厂商所提供的软硬件完成。 如图2所示，另一种方案是在微处理器(MCU)的系统中采用其它的非易失性存储器(如E2pR0M、 Flash)存储配置数据，通过专用烧写器将数据烧写到非易失性存储器中，烧写好的非易失性存储器再焊接到板卡中，上电后微处理器产生FPGA的配置时序将非易失性存储器中的数据置入FPGA的SRAM中，或在这种方案的基础方法上，在微处理器中加上USB接口 ，通过USB接口传输协议来传输数据，微处理器完成数据的控制，去更新Flash数据，从而达到配置FPGA数据的目的。 现有技术的两种FPGA配置方式有如下缺点 第一种FPGA配置方式成本较高，超声诊断设备普遍使用FPGA，通常还不止一片的 FPGA。但是基于SRAM工艺的FPGA在每次上电后需要进行配置，通常情况下FPGA的配置文 件由一片外部专用的EPROM来加载。这是在FPGA的功能相对稳定的情况下采用的，所以一 台设备中就会用到很多片的专用非易失性存储器，专用非易失性存储器的成本非常高，这 样单机的成本就很高了。第二，常见的专用下载电缆都是使用计算机并口产生串行的配置信号，而以并口线作为传输媒介，注定其有效传输距离非常有限；第三，专用非易失性存储 器的配置方式决定了目标FPGA只能接收单一配置文件，即在系统运行过程中，FPGA不可能 根据不同情况动态调整逻辑功能，这样的配置方式无法满足某些应用中对于系统灵活性的 要求。第二种FPGA配置方式虽比第一种FPGA配置方式在成本和灵活性要好很多，但USB 的传输只能在比较短的距离内(通常在1米内)进行传送，否则就容易造成数据出错，所以 也只适合近距离的数据更新。 现有技术的两种FPGA配置方式传输距离都非常有限，只能解决短距离的更新和 下载，无法满足远程、跨区域的FPGA配置、测试、维护和更新的要求。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种基于网络的FPGA配置系统及配置方法，克 服现有技术FPGA配置方式传输距离短、无法满足远程、跨区域FPGA配置的缺陷。 本专利技术为解决上述技术问题所采用的技术方案为 —种基于网络的FPGA配置系统，包括远程服务器、微处理器、网络接口和存储模 块，所述微处理器分别与所述网络接口、所述存储模块以及至少一片现场可编程逻辑门阵 列FPGA相连，所述远程服务器与所述网络接口通过网络连接，所述远程服务器用于存储所 述现场可编程逻辑门阵列FPGA的配置数据并通过所述网络接口将所述配置数据传送至所 述微处理器，所述微处理器用于将所述配置数据写入所述存储模块，或者从所述存储模块 读出所述配置数据并对所述现场可编程逻辑门阵列FPGA进行配置。 所述的基于网络的FPGA配置系统，其中所述网络设为国际互联网Internet。 所述的基于网络的FPGA配置系统，其中所述远程服务器设为FTP服务器。 所述的基于网络的FPGA配置系统，其中所述网络接口设为以太网接口芯片。 所述的基于网络的FPGA配置系统，其中所述存储模块设为非易失性存储器。 所述的基于网络的FPGA配置系统，其中所述非易失性存储器设为Flash。 —种基于网络的FPGA配置方法，包括步骤 Al、将现场可编程逻辑门阵列FPGA的配置数据存储于远程服务器； A2、所述远程服务器与微处理器通过网络接口建立连接； A3、所述远程服务器将所述配置数据传送至所述微处理器； A4、所述微处理器将所述配置数据写入存储模块； A5、所述微处理器从所述存储模块读出所述配置数据并对所述现场可编程逻辑门 阵列FPGA进行配置。 所述的基于网络的FPGA配置方法，其中所述远程服务器设为FTP服务器。 所述的基于网络的FPGA配置方法，其中所述网络接口设为以太网接口芯片。 所述的基于网络的FPGA配置方法，其中所述存储模块设为非易失性存储器。 本专利技术的有益效果本专利技术基于网络的FPGA配置系统及配置方法将网络作为传 输现场可编程逻辑门阵列FPGA配置数据的媒体，从而使配置数据传输的距离不再受到限 制，只要客户端连接到以太网便可远程对现场可编程逻辑门阵列FPGA进行跨区域的配置、 维护和更新，大大提高了现场可编程逻辑门阵列FPGA的配置效率和灵活性。附图说明 本专利技术包括如下附图 图1为现有技术FPGA配置过程示意图； 图2为现有技术FPGA配置装置示意图； 图3为本专利技术基于网络的FPGA配置系统示意图； 图4为本专利技术基于网络的FPGA配置系统实施例示意图； 图5为本专利技术基于网络的FPGA配置系统FPGA配置主流程图； 图6为本专利技术实施例传输配置文件协议结构栈示意图； 图7为本专利技术实施例FTP服务器与客户端通信过程示意图； 图8为本专利技术实施例Flash存储格式示意图； 图9为本专利技术实施例FPGA配置流程图； 图10为本专利技术实施例FPGA配置升级过程流程具体实施例方式下面根据附图和实施例对本专利技术作进一步详细说明 如图3所示，本专利技术基于网络的FPGA配置系统包括远程服务器、微处理器、网络接 口和存储模块，微处理器分别与网络接口、存储模块以及至少一片现场可编程逻辑门阵列 FPGA相连，远程服务器与网络接口通过网络连接，远程服务器存储现场可编程逻辑门阵列 FPGA的配置数据并将本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于网络的ＦＰＧＡ配置系统，其特征在于：包括远程服务器、微处理器、网络接口和存储模块，所述微处理器分别与所述网络接口、所述存储模块以及至少一片现场可编程逻辑门阵列ＦＰＧＡ相连，所述远程服务器与所述网络接口通过网络连接，所述远程服务器用于存储所述现场可编程逻辑门阵列ＦＰＧＡ的配置数据并通过所述网络接口将所述配置数据传送至所述微处理器，所述微处理器用于将所述配置数据写入所述存储模块，或者从所述存储模块读出所述配置数据并对所述现场可编程逻辑门阵列ＦＰＧＡ进行配置。

【技术特征摘要】
一种基于网络的FPGA配置系统，其特征在于包括远程服务器、微处理器、网络接口和存储模块，所述微处理器分别与所述网络接口、所述存储模块以及至少一片现场可编程逻辑门阵列FPGA相连，所述远程服务器与所述网络接口通过网络连接，所述远程服务器用于存储所述现场可编程逻辑门阵列FPGA的配置数据并通过所述网络接口将所述配置数据传送至所述微处理器，所述微处理器用于将所述配置数据写入所述存储模块，或者从所述存储模块读出所述配置数据并对所述现场可编程逻辑门阵列FPGA进行配置。2. 根据权利要求1所述的基于网络的FPGA配置系统，其特征在于所述网络设为国际 互联网Inte潔t。3. 根据权利要求2所述的基于网络的FPGA配置系统，其特征在于所述远程服务器设 为FTP服务器。4. 根据权利要求3所述的基于网络的FPGA配置系统，其特征在于所述网络接口设为 以太网接口芯片。5. 根据权利要求4所述的基于网络的FPGA配置系统，...

【专利技术属性】
技术研发人员：林阳辉，齐育彬，
申请(专利权)人：深圳市蓝韵实业有限公司，
类型：发明
国别省市：94[中国|深圳]