基于MicroBlaze 的多FPGA 及DSP 远程更新系统设计

赵参，王小龙，郝国锋

（中科芯集成电路有限公司，江苏无锡 214072）

在航空航天、工业控制、雷达等领域，以现场可编程门阵列（FPGA）+数字信号处理器（DSP）设计的设备使用的非常广泛，这些设备通常需要不断地更新完善系统软件[1]。对于大型系统有多个设备和机箱的情况下，通过JTAG 接口连接仿真器的方式进行更新系统软件，不仅耗时耗力，而且有一定的风险，因此不利于设备的维护和管理[2]。

文中设计了基于MicroBlaze 软核的远程更新系统，把多个设备和PC 机通过交换机连接在同一个网络中，上位机设定设备对应的IP 地址，可以对相应的设备程序进行更新，通过更改不同的IP 地址，可以对多个设备进行更新，这样可以完成对整个系统的更新[3]。通过远程更新的方式，使得FPGA 和DSP 更新程序的方式更加便捷，有效提高效率。

1 远程更新系统架构

远程更新系统的主要组成如图1 所示，系统主要包括上位机、PHY、FPGA、DSP 和FLASH。上位机通过网络连接到PHY，PHY 芯片连接到FPGA，FPGA通过SPI 接口下发更新应用程序的数据到FLASH，FLASH 用于存储FPGA 的应用程序。另外，FPGA 通过UART 和DSP 进行数据交互，把DSP 的应用程序存储到DSP 片内的FLASH 中[4-5]。

图1 硬件系统结构框图

2 远程更新方法

2.1 FPGA远程更新方法

FPGA 的远程更新功能采用了QuickBoot 的方法，通过快速、健壮的配置方法和高效的基于HDL系统编程设计的互补组合，将编程方法与基于特殊配置头的特殊配置方法集成在一起，实现了可靠的远程更新功能[6-7]。FPGA 的程序加载运行是通过读取FLASH 中的数据进行的，FLASH 包括3 个部分：Header、golden bitstream area 和update bitstream area。Header 包括关键开关字和热启动跳转序列。……