本發(fā)明涉及計算機領(lǐng)域，具體涉及一種fpga配置及在線升級方法。
背景技術(shù)：
：目前很多產(chǎn)品都廣泛用了fpga，雖然品種不同，但編程方式幾乎都一樣：利用專用的eprom對fpga進行配置。專用的eprom價格不便宜，且大不跟上都是一次性opt方式編程。一旦更改fpga設(shè)計，代價不小。技術(shù)實現(xiàn)要素：為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：第一方面，本發(fā)明提供一種采用無源串行方式對fpga進行配置的方法，包括以下步驟：ss1：設(shè)置nconfig＝"0"、dclk＝"0"，保持2μs以上；ss2：檢測nstatus，如果為"0"，表明fpga已響應(yīng)配置要求，可開始進行配置，否則報錯；ss3：設(shè)置nconfig＝"1"，并等待5μs；ss4：在data0上放置數(shù)據(jù)，設(shè)置dclk＝"1"，延時；ss5：設(shè)置dclk＝"0"，并檢測nstatus，若為"0"，則報錯并重新開始；ss6：準備下一位數(shù)據(jù)，并重復(fù)執(zhí)行步驟ss4、ss5，直到所有數(shù)據(jù)送出為止；ss7：檢測conf_done是否變成"1"，若是，表明fpga的配置已完成，如果所有數(shù)據(jù)送出后，conf_done不為"1"，必須從ss1開始重新配置；ss8：配置完成后，再送出10個周期的dclk，以使fpga完成初始化。進一步的，nconfig＝"0"后1μs內(nèi)nstatus將為"0"。進一步的，fpga為altera的fpga。進一步的，使用mpc860作cpu，bootrom采用sst39vf040，fpga型號ep1k30。進一步的，步驟ss8中fpga完成初始化所需要的10個周期的dclk是針對acex1k和flex10ke的,如果是apex20k，則需要40個周期。進一步的，在配置過程中，如果檢測到nstatus為"0"，表明fpga配置有錯誤，則應(yīng)回到步驟ss1重新開始。第二方面，本發(fā)明提供一種對fpga的在線升級的方法，步驟包括：ss1：使用編譯和連接工具，將fpga的第一個版本與cpu的工作程序連接在一起，分別占用地址為0x70000-0x7ffff和0x00000-0x6ffff的存儲空間；；ss2：單板啟動時，cpu自動將0x70000-0x7ffff的數(shù)據(jù)下載到fpga中，完成fpga配置；ss3：當(dāng)fpga需升級時，將新的rbf配置文件放在后臺計算機中；ss4：cpu把bootrom的0x70000-0x7ffff空間當(dāng)作普通數(shù)據(jù)存儲區(qū)，通過后臺將新的rbf配置文件放在0x70000-0x7ffff中；ss5：cpu調(diào)用bootrom中的fpga配置子程序，對fpga重新下載數(shù)據(jù)，完成fpga升級。進一步的，使用mpc860作cpu，bootrom采用sst39vf040，fpga型號ep1k30，在mcp860的pb口選5根線與ep1k30連接成ps配置方式，data0也由mpc860輸出。進一步的，存放fpga配置數(shù)據(jù)的區(qū)域必須是cpu可重寫的。進一步的，如果某些單板bootrom的寫功能必須禁止，此時fpga配置數(shù)據(jù)可放在其它存儲器中，如存放應(yīng)用程序的flash中，升級fpga配置數(shù)據(jù)可以和升級應(yīng)用程序一并完成。與configurationeprom方式相比本，本發(fā)明的方案有降低硬件成本、可多次編程、實現(xiàn)真正"現(xiàn)場可編程"、減少生產(chǎn)工序等優(yōu)點。附圖說明圖1示出configurationeprom方式對fpga進行配置的時序圖。圖2示出本發(fā)明ps配置單片fpga的硬件連接圖圖3示出本發(fā)明ps配置多片fpga的硬件連接圖。圖4示出本發(fā)明采用ps方式對fpga進行配置的時序圖。圖5示出本發(fā)明采用ps方式對fpga進行配置操作流程框圖。圖6示出本發(fā)明對fpga的在線升級的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖圖7示出本發(fā)明對fpga的在線升級的系統(tǒng)電路原理圖。具體實施方式以下結(jié)合說明書附圖及具體實施例進一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。本發(fā)明的發(fā)明構(gòu)思在于利用板上現(xiàn)有cpu子系統(tǒng)中空閑的rom空間存放fpga的配置數(shù)據(jù)，并由cpu模擬專用eprom對fpga進行配置，以降低硬件成本并實現(xiàn)fpga的在線升級。ram-basedfpga由于sram工藝的特點，掉電后數(shù)據(jù)會消失。因此，每次系統(tǒng)上電后，均需對fpga進行配置。對于altera的fpga，配置方法可分為：專用的eprom(configurationeprom)、ps(passiveserial無源串行)、pps(passiveparallelsynchronous無源同步并行)、ppa(passiveparallelasynchronous無源異步并行)、jtag(不是所有器件都支持)。圖1為configurationeprom方式對fpga進行配置的時序圖。本發(fā)明采用ps方式對fpga進行配置，主要是基于如下幾個方面的考慮：1.ps方式連線最簡單；2.與configurationeprom方式可以兼容(msel0、1設(shè)置不變)；3.與并行配置相比，誤操作的幾率小，可靠性高。圖2-3本發(fā)明采用ps方式對fpga進行配置的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。圖2示出ps配置單片fpga的硬件連接，圖3示出ps配置多片fpga的硬件連接。圖4為本發(fā)明采用ps方式對fpga進行配置的時序圖。圖5為本發(fā)明采用ps方式對fpga進行配置操作流程框圖。如圖3所示，示出采用ps方式對fpga進行配置的方法流程，cpu按該方法步驟操作i/o口線，即可完成對fpga的配置，方法步驟如下：ss1：nconfig＝"0"、dclk＝"0"，保持2μs以上。ss2：檢測nstatus，如果為"0"，表明fpga已響應(yīng)配置要求，可開始進行配置。否則報錯。正常情況下，nconfig＝"0"后1μs內(nèi)nstatus將為"0"。ss3：nconfig＝"1"，并等待5μs。ss4：data0上放置數(shù)據(jù)(lsbfirst)，dclk＝"1"，延時。ss5：dclk＝"0"，并檢測nstatus，若為"0"，則報錯并重新開始。ss6：準備下一位數(shù)據(jù)，并重復(fù)執(zhí)行步驟ss4、ss5，直到所有數(shù)據(jù)送出為止。ss7：此時conf_done應(yīng)變成"1"，表明fpga的配置已完成。如果所有數(shù)據(jù)送出后，conf_done不為"1"，必須從ss1開始重新配置。ss8：配置完成后，再送出10個周期的dclk，以使fpga完成初始化。根據(jù)本發(fā)明的一實施例，fpga為altera的fpga。根據(jù)本發(fā)明的一實施例，步驟ss8中fpga完成初始化所需要的10個周期的dclk是針對acex1k和flex10ke的,如果是apex20k，則需要40個周期。根據(jù)本發(fā)明的一實施例，在配置過程中，如果檢測到nstatus為"0"，表明fpga配置有錯誤，則應(yīng)回到步驟ss1重新開始。圖6-7為本發(fā)明對fpga的在線升級的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖及電路原理圖。如圖6所示，示出對fpga在線升級的系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明的一實施例，使用mpc860作cpu，bootrom采用sst39vf040，一片fpga型號ep1k30qc208-3。我們在mcp860的pb口選5根線與ep1k30連接成ps配置方式，data0也由mpc860輸出，信號定義見下表：mpc860引腳i/o信號名稱ep1k30引腳pb24odata0156pb25instatus52pb26onconfig105pb27iconf_done2pb28odclk155ep1k30所需要的配置數(shù)據(jù)為58kb(準確的長度參見生成的rbf文件)，由于bootrom比較空，我們將配置數(shù)據(jù)安排在bootrom的0x70000～0x7ffff區(qū)間內(nèi)。第一次的配置數(shù)據(jù)可利用編程器將rbf文件當(dāng)作二進制文件寫到bootrom的起始地址為0x70000的區(qū)域，也可以通過860仿真器把數(shù)據(jù)寫到指定位置。根據(jù)本發(fā)明的一實施例，存放fpga配置數(shù)據(jù)的區(qū)域必須是cpu可重寫的。根據(jù)本發(fā)明的一實施例，如某些單板bootrom的寫功能必須禁止，此時fpga配置數(shù)據(jù)可放在其它存儲器中，如存放應(yīng)用程序的flash中，升級fpga配置數(shù)據(jù)可以和升級應(yīng)用程序一并完成。對fpga的在線升級的方法包括以下步驟：ss1：使用編譯和連接工具，將fpga的第一個版本與mpc860的工作程序連接在一起，分別占用地址為0x70000-0x7ffff和0x00000-0x6ffff的存儲空間。ss2：單板啟動時，mpc860自動將0x70000-0x7ffff的數(shù)據(jù)下載到fpga中，完成fpga配置。ss3：當(dāng)fpga需升級時，將新的rbf配置文件放在后臺計算機中。ss4：mpc860把bootrom的0x70000-0x7ffff空間當(dāng)作普通數(shù)據(jù)存儲區(qū)，通過后臺將新的rbf配置文件放在0x70000-0x7ffff中。ss5：mpc860調(diào)用bootrom中的fpga配置子程序，對fpga重新下載數(shù)據(jù)，完成fpga升級。以mpc860為例，可以將轉(zhuǎn)換完成的rbf文件作為二進制文件，直接寫到mpc860系統(tǒng)的某一rom/flash區(qū)域。由于這段數(shù)據(jù)的起始地址和長度都是已知的，相應(yīng)的軟件編寫是很方便的。本發(fā)明的cpu源程序如下：voidinitport(void){//初始化pb口相應(yīng)位：//pb24-輸出，pb25-輸入，pb26-輸出，pb27-輸入，pb28-輸出immr->pip_pbpar＝0x00000000；immr->pip_pbdir＝0xfffff5af；immr->pip_pbodr＝0x00000000；immr->pip_pbdat＝0xffffff57；}ubytefpga_download(void){//fpga配置ubyte*bootaddr；uwordcountnum＝0x0；ubytefpgabuffer,i；//獲得boot區(qū)首地址bootaddr＝(ubyte*)(immr->memc_or0&immr->memc_br0&0xffff8000)；set_nconfig(0)；//nconfig＝"0"，使fpga進入配置狀態(tài)set_dclk(0)；delay5us()；if(read_nstatus()＝＝1){//檢測nstatus，如果為"0"，表明fpga已響應(yīng)配置要求，可開始進行配置。否則報錯err_led(1)；return0；}set_nconfig(1)；delay5us()；//開始輸出配置數(shù)據(jù)：while(countnum<＝0x0e74e){fpgabuffer＝*(bootaddr+0x70000+countnum)；for(i＝0；i<8；i++){//dclk＝"0"時，在data0上放置數(shù)據(jù)(lsbfirst)set_data0(fpgabuffer&0x01)；set_dclk(1)；//dclk->"1"，使fpga讀入數(shù)據(jù)fpgabuffer>>＝1；//準備下一位數(shù)據(jù)if(read_nstatus()＝＝0){//檢測nstatus，如果為"0"，表明fpga配置出錯err_led(1)；return0；}set_dclk(0)；}countnum++；}//fpga初始化：//acex1k和flex10ke需要10個周期，apex20k需要40個周期for(i＝0；i<10；i++){set_dclk(1)；delay100us()；set_dclk(0)；delay100us()；}set_data0(0)；if(read_nconf_done()＝＝0){//檢測nconf_done，如果為"0"，表明fpga配置未成功err_led(1)；return0；}return1；//成功返回}//data0輸出voidset_data0(ubytesetting){//pb24if(setting)immr->pip_pbdat|＝0x00000080；elseimmr->pio_pbdat&＝0xffffff7f；}//讀nstatus狀態(tài)ubyteread_nstatus(void){//pb25if(immr->pio_pbdat&0x00000040)return1；elsereturn0；}//設(shè)置nconfig電平voidset_nconfig(ubytesetting){//pb26if(setting)immr->pip_pbdat|＝0x00000020；elseimmr->pio_pbdat&＝0xffffffdf；}//讀nconf_done狀態(tài)ubyteread_nconf_done(void){//pb27if(immr->pio_pbdat&0x00000010)return1；elsereturn0；}//輸出dclkvoidset_dclk(ubytesetting){//pb28if(setting)immr->pio_pbdat|＝0x00000008；elseimmr->pio_pbdat&＝0xfffffff7；}//結(jié)束本發(fā)明嚴格按照fpga的ps配置流程進行，并在配置過程中始終監(jiān)測工作狀態(tài)，在完善的軟件配合下，可糾正如上電次序?qū)е屡渲貌徽５儒e誤。因此，采用此方法對fpga進行配置，性能將優(yōu)于configurationeprom方式。與configurationeprom方式相比本設(shè)計有如下優(yōu)點：1.降低硬件成本：省去了fpga專用eprom的成本，而幾乎不增加其他成本。以altera的10k系列為例，板上至少要配一片以上的epc1，每片epc1的價格要幾十元，容量1m位。提供1mb的存儲空間，對于大部分單板來說(如860系統(tǒng)的單板)，是不需要增加硬件的。即使增加1mb存儲空間，通用存儲器也會比fpga專用eprom便宜。2.可多次編程：fpga專用eprom幾乎都是otp，一旦更換fpga版本，舊版本的并不便宜的eprom只能丟棄。如果使用本設(shè)計對fpga配置，選用可擦除的通用存儲器保存fpga的編程數(shù)據(jù)，更換fpga版本，無須付出任何硬件代價。這也是降低硬件成本的一個方面。3.實現(xiàn)真正"現(xiàn)場可編程"：fpga的特點就是"現(xiàn)場可編程"，只有使用cpu對fpga編程才能體現(xiàn)這一特點。如果設(shè)計周全的話，單板上的fpga可以做到在線升級。4.減少生產(chǎn)工序：省去了對"fpga專用eprom"燒結(jié)的工序，對提高生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本等均有好處。對于雙面再流焊的單板，更可省去手工補焊dip器件的工序。盡管在裝置的上下文中已描述了一些方面，但明顯的是這些方面也表示對應(yīng)方法的描述，其中塊或設(shè)備與方法步驟或方法步驟的特征相對應(yīng)。類似地，在方法步驟的上下文中所描述的各方面也表示對應(yīng)的塊或項目或者對應(yīng)裝置的特征的描述。可以通過(或使用)如微處理器、可編程計算機、或電子電路之類的硬件裝置來執(zhí)行方法步驟中的一些或所有?？梢酝ㄟ^此類裝置來執(zhí)行最重要的方法步驟中的某一個或多個。所述實現(xiàn)可以采用硬件或采用軟件或可以使用例如軟盤、dvd、藍光、cd、rom、prom、eprom、eeprom、或閃存之類的具有被存儲在其上的電子可讀控制信號的數(shù)字存儲介質(zhì)來執(zhí)行，所述電子可讀控制信號與可編程計算機系統(tǒng)配合(或能夠與其配合)以使得執(zhí)行相應(yīng)的方法?？梢蕴峁┚哂须娮涌勺x控制信號的數(shù)據(jù)載體，所述電子可讀控制信號能夠與可編程計算機系統(tǒng)配合以使得執(zhí)行本文所描述的方法。所述實現(xiàn)還可以采用具有程序代碼的計算機程序產(chǎn)品的形式，當(dāng)計算機程序產(chǎn)品在計算機上運行時，程序代碼進行操作以執(zhí)行該方法?？梢栽跈C器可讀載體上存儲程序代碼。以上所描述的僅是說明性，并且要理解的是，本文所描述的布置和細節(jié)的修改和變化對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將是明顯的。因此，意在僅由所附權(quán)利要求的范圍而不是由通過以上描述和解釋的方式所呈現(xiàn)的特定細節(jié)來限制。當(dāng)前第1頁12