基于以太网的FPGA,远程调试系统设计
官 剑，钱雪磊，韩留军，薛 培，邵春伟
（1.无锡华普微电子有限公司，江苏 无锡 214000；
2.中科芯集成电路有限公司，江苏 无锡 214000）
在工控领域，PLC 系统配套的远程在线调试技术已经非常成熟[1]，而以FPGA 为核心的系统，市面上还未出现成熟的可远程在线调试的产品。当FPGA 系统出现故障时，依然需要工程师到现场分析与调试。而FPGA 动态可重构技术是实现远程升级和调试的一种可行方法。
FPGA 动态可重构指FPGA 内时序逻辑的发生不是通过调用芯片内不同区域和不同逻辑的资源组合实现的，而是通过对FPGA 全局或局部逻辑进行动态重构实现的[2]，其主要分为全局动态可重构技术和部分动态可重构技术。
FPGA 动态可重构技术，有如下方法可实现：
(1)采用外围芯片，如ARM 或CPU，通过JTAG 或者selectMAP 接口对FPGA 进行动态重构[3]。该方法较灵活，但是系统中存在使用一个主控芯片，对成本、尺寸和功耗均有影响。
(2)采用FPGA 内置的MicroBlaze 或者ZYNQ 系列的ARM 对FPGA 进行全局动态重构[4]。该方法较灵活，成本较低，但是该方法为全局重构方式[5]，对Flash 大小有限制，同时全局重构方式是采用存储于Flash update 空间中的bin 文件来完成FPGA 更新功能，该bin 文件所对应的待更新FPGA 程序为正式版程序，不适合远程调试时而使用的中间版调试程序。
(3)在特殊领域中，采用部分局部可重构技术，可实现FPGA 内SRAM 区域动态重构[6]，以避免特殊环境中FPGA 可能发生的单粒子翻转而影响到FPGA 核心功能，但是其应用领域较狭窄，不适合本研究所处的工控领域[7]。
基于以上三种方法的优缺点，本文设计了基于以太网方式的FPGA 远程调试系统，实现了服务器端的远程调试和远程升级重构，成本较低，适用于网络中的FPGA设备。
本系统中的设备是以Xilinx 7 系列FPGA 为硬件平台，整体架构如图1 所示。
图1 FPGA 远程调试系统架构
在图1 中，系统由FPGA、PHY 芯 片、Flash 芯片及DDR3 芯片组成。其中PHY 实现TCP/IP 以太网的物理层功能、DDR3 为FPGA 缓存芯 片、Flash 芯片为FPGA 程序存放的位置。FPGA 系统通过Internet 与工作服务器和远程服务器建...
|
== 试读已结束，如需继续阅读敬请充值会员 ==
|
|
本站文章均为原创投稿，仅供下载参考，付费用户可查看完整且有格式内容！
(费用标准：38元/2月，98元/2年，微信支付秒开通！) |
| 升级为会员即可查阅全文 。如需要查阅全文，请 免费注册 或 登录会员 |
|
