FPGA固件遠(yuǎn)程更新方法的研究.pdf

1、半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展使得現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯門(mén)陣列FPGA(Field Programmable GateArray)應(yīng)用前景越來(lái)越廣泛。由于FPGA是掉電易失性器件，所以需要專(zhuān)門(mén)的存儲(chǔ)器來(lái)存儲(chǔ)FPGA的固件，該信息在上電時(shí)加載到FPGA中。對(duì)FPGA的固件更新也就是更新該存儲(chǔ)器中的信息。常用方法是在本地利用USB-JTAG下載并更新固件，但在一些特殊環(huán)境下，無(wú)法人工介入時(shí)，必須遠(yuǎn)程更新。
　　 本課題針對(duì)這一現(xiàn)狀，提出了一套FPGA固件

2、遠(yuǎn)程更新的應(yīng)用方案。該方案采用MicroBlaze軟核和以太網(wǎng)訪問(wèn)控制器(EMAC)IP核，將FPGA設(shè)計(jì)成具有網(wǎng)絡(luò)功能的片上系統(tǒng)(SOC)，輔以網(wǎng)絡(luò)物理層芯片和必要的存儲(chǔ)器，構(gòu)成了遠(yuǎn)程更新FPGA固件的硬件平臺(tái)。軟件方面，移植了開(kāi)源的LwIP協(xié)議棧并開(kāi)發(fā)了一套以SOC系統(tǒng)為服務(wù)器端的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序，實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)通信的功能；此外通過(guò)模擬JTAG時(shí)序，實(shí)現(xiàn)了對(duì)JTAG鏈中的FPGA進(jìn)行固件更新的功能。該系統(tǒng)采用C/S(客戶-服務(wù)器)模式工作，

3、本地PC客戶端通過(guò)網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)遠(yuǎn)程SOC服務(wù)器端，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)遠(yuǎn)程FPGA的固件更新。
　　 本文首先介紹了FPGA的自身特點(diǎn)和傳統(tǒng)固件更新方法，分析了FPGA固件遠(yuǎn)程更新的基本需求，提出了實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)的系統(tǒng)解決方案并詳細(xì)討論了硬件和軟件的設(shè)計(jì)內(nèi)容。本文硬件部分的工作是設(shè)計(jì)電源模塊、存儲(chǔ)器模塊、FPGA模塊以及以太網(wǎng)模塊等；軟件部分主要是移植LwIP協(xié)議棧，設(shè)計(jì)了SOC服務(wù)器端軟件和模擬JTAG口。論文最后給出了系統(tǒng)的硬件和軟件性能測(cè)