请问能否详细地讲解fpga在线升级原理呢？

张明亮

请问能否详细地讲解fpga在线升级原理呢？ [复制链接]

 

请问能否详细地讲解fpga在线升级原理呢？

赵龙飞

FPGA在线升级，也称为远程更新或动态加载，是一种允许在不拆卸硬件的情况下更新FPGA设备固件的技术。这种技术对于需要持续改进和修复产品功能的应用场景非常有用。以下是FPGA在线升级的一些关键原理和步骤：

1. 使用QuickBoot技术：QuickBoot是一种远程更新方案，它通过在FPGA内部增加额外的逻辑功能来实现，无需改变硬件电路。上位机可以通过以太网、PCIe、USB等接口将更新数据发送到FPGA，FPGA再通过配置接口将数据传输到Flash Memory。如果配置过程中发现错误，FPGA可以从一个存放正确位流的区域下载数据1。

2. 利用微处理器进行配置：一种方法是使用微处理器（MIC）来配置FPGA，这可以通过将远程传输的程序写入MIC上挂的Flash，然后MIC再将Flash中的程序写入FPGA来实现。这样，每次MIC上电后都会将Flash中的程序读取后传输去烧写FPGA，实现掉电不丢失的远程更新功能2。

3. 基于Xilinx FPGA的在线升级：7系列及以上的Xilinx FPGA支持在线升级程序，允许通过网络或其他连接方式对FPGA设备进行固件或软件的更新和升级3。

4. 在线程序升级方案：一种方案是利用FPGA的内部逻辑资源实现自身的软件功能升级，不需要额外增加器件，在不改变硬件状态的前提下，实现产品的软件功能升级。这种方案具有良好的移植性和扩展性4。

5. 串口在线升级原理：FPGA可以通过串口接收上位机发来的固件程序，写入内部FIFO或RAM中进行缓存，然后通过SPI Flash控制器将缓存的数据写入外部的SPI Flash芯片中。FPGA在这里充当了一个SPI Flash编程器的角色，完成UART-SPI协议的转换5。

6. 本地软件实现固件升级：本地软件可以通过UART或USB等接口按照自定义的协议对FPGA固件进行升级。升级功能开发之前，需要对Flash的存储固件区域结构进行了解，例如MultiBoot配置文件的构成和加载过程6。

在线升级FPGA的关键在于能够安全、可靠地传输和存储新的固件，同时确保在更新过程中或更新失败时，系统能够回退到稳定的状态。这通常涉及到复杂的通信协议设计、数据校验、错误处理和回退机制。