FPGA固件若何进行在线进级？_数据_串口

. FPGA也能在线升级？

Xilinx和Altera这两家公司的FPGA固件常日保存在外部的一片SPI Flash芯片中，常规的下载办法是利用专用的下载器，如Xilinx的Platfom Cable USB或者USB Blaster，通过JTAG将程序文件下载到外部的Flash芯片中，程序固化的过程实质上是对片外的Flash芯片进行固件更新。

由此，我们可以知道，当FPGA产品量产，须要大批量进行程序烧写时，只须要利用SPI Flash烧写器通过烧录座对Flash芯片进行烧写，烧写完成之后再焊接到板子上。

ZYNQ

本文先容如何不通过JTAG口，不该用专用下载器，仅仅通过普通管脚来进行固件更新，分享实现思路和设计方法，暂时还没有示例工程。

以Xilinx FPGA通过串口进行固件升级为例，所须要的软硬件为：

整体大致流程为：FPGA内部串口解析模块吸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掌握器将缓存的数据写入外部的SPI Flash芯片中，大略的说FPGA便是充当了一个SPI Flash编程器的角色，完成UART-SPI协议的转换。

当然，这里的串口也可以是其他接口，如USB、网口、SPI等等，比如通过网络调试助手更新固件，通过USB口更新固件，通过外部的单片机进行更新固件，通过读取SD卡文件进行更新固件等等，实现事理都是一样的！

串口在线升级事理

嵌入式物联网须要学的东西真的非常多，千万不要学错了路线和内容，导致人为要不上去！

无偿分享大家一个资料包，差不多150多G。
里面学习内容、面经、项目都比较新也比较全！
某鱼上买估计至少要好几十。

点击这里找小助理0元领取：加微信领取资料

. FPGA程序文件构造

在进行设计之前，我们须要先理解一下FPGA的程序文件格式，以Xilinx FPGA程序文件为例，紧张有两种文件格式：Bit文件和Mcs文件。

前者Bit文件常日用于调试，Bit文件会下载到FPGA芯片内部RAM空间，掉电程序会丢失，由于FPGA开拓阶段须要频繁的进行程序的擦除烧写操作，这样的好处是程序下载速率非常快，不会花费Flash芯片的寿命。

后者Mcs文件常日用于末了的程序发布，产品量产时利用，它可以由Bit文件文件天生，在天生过程中须要指定外部SPI Flash的存储大小。

Mcs文件实在实质上便是Hex文件，将后缀名改为hex后，可以通过文本编辑器进行查看，由Hex文件构造，我们只须要图中的玄色的数据部分，然后把这些数据按顺序发送给FPGA即可。

Hex文件

. 通讯协议设计

为担保升级的稳定性，我们不该用通用的串口调试助手，通过自定义通讯协议和串口上位机，可以提高升级的可靠性。

串口通讯波特率常日为几百KBps，而SPI掌握器读写频率常日为几十MHz，为了能将数据完全有序的吸收、保存、写入，我们须要先将串口吸收的数据存储到FPGA内部的FIFO中，作为缓存和跨时钟域处理。

串口上位机解析出Mcs文件中的数据部分，启动传输前，先发启动命令，然后发送数据帧，末了发送结束命令。

数据帧包括：帧头+256字节数据+CRC校验值。
FPGA吸收到数据之后，对数据进行校验，校验精确回答给上位机一个精确相应旗子暗记，校验缺点回答缺点相应旗子暗记，串口上位机吸收到精确的相应旗子暗记后，连续发下一个数据帧，吸收到缺点的相应旗子暗记后，重复发上一帧数据，直到所有的数据发送完成，末了发送一个结束命令。
这样就大略定义了一个发送-相应机制的通讯协议。

. SPI芯片数据写入

SPI数据的写入有两种办法：

办法1：不须要开辟较大的FIFO空间对资源占用小，但是如果涌现一些非常操作，如升级过程中涌现非常操作，就会导致SPI Flash数据紊乱，固件升级失落败，而且导致原始的固件被破坏，导致去世机征象。

办法2：须要开辟较大的FIFO空间，常日升级文件大小为几百KB，会占用较多资源，如果数据未吸收完成涌现非常，也不会对原始的SPI芯片内的固件造成破坏，不会导致去世机情形。
但是这样也会有一个小问题，便是在数据吸收完成后，写SPI Flash期间，须要保持硬件稳定，不能滋扰数据写入过程，如涌现断电情形。

. SPI芯片擦除和校验

同理，为担保程序能正常运行，在数据吸收完成后，数据写入前，我们须要对SPI芯片实行全片擦除指令，这个擦除韶光一样平常会比较长，常日和存储大小干系，擦除完成之后，再实行写入，写入完成之后，如果有必要，可以对指定存储区间进行数据回读，和吸收到的数据进行比较，从而达到校验的目的。

. 总结

升级模块可以独立于运用逻辑，作为一个单独的功能，不会影响正常的代码逻辑。
本文只是供应一个大致实现思路，如果假如做得非常完美，事情量还是很大的。
当然串口只是一种升级办法，还可以通过SD卡升级，网口升级，USB升级，WiFi升级，外部掌握器（如STM32）对FPGA进行程序更新等。

FPGA固件升级

原文链接：https://mp.weixin.qq.com/s/fTDTJSZ_U_4OTrcr4CwNvQ

转载自：嵌入衰落处理器

原文链接：FPGA固件如何进行在线升级？

本文来源网络，免费传达知识，版权归原作者所有。
如涉及作品版权问题，请联系我进行删除。

标签：数据固件