0 引言

    FPGA(Field Programmable Gate Array)即現(xiàn)場可編程門陣列，具有資源豐富、接口資源多、并行邏輯處理能力強(qiáng)、可重復(fù)在線編程等特點(diǎn)，F(xiàn)PGA高效而靈活的處理方式使其在軍事工業(yè)、工業(yè)控制、人工智能等很多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用^[1-2]。Zynq系列SoC芯片作為Xilinx公司的全可編程片上系統(tǒng)，集成了ARM Cortex A9和Kintex-7系列FPGA，處理速度高至1 GHz，豐富的邏輯資源及強(qiáng)大的處理器在系統(tǒng)控制中起到關(guān)鍵作用^[3]。

    傳統(tǒng)的FPGA更新方法采用串行配置邊界掃描(JTAG)來訪問芯片并對FPGA的配置Flash進(jìn)行編程，該方法受限于更新速度和操作距離，僅適用于本地更新^[4-5]。在多片F(xiàn)PGA的大型設(shè)備中，JTAG更新方法需要將每片F(xiàn)PGA連接到JTAG下載電纜進(jìn)行程序更新，因此這種方法效率低下，局限性極大。裝備于軍事設(shè)備及置于人工不能操作的嚴(yán)苛環(huán)境下的設(shè)備中，傳統(tǒng)的更新方式不能完成任務(wù)需求。為了解決這些問題，F(xiàn)PGA遠(yuǎn)程更新已經(jīng)有相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行了研究，一種方法是利用FPGA內(nèi)部的MCU軟核進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)計實現(xiàn)，在該方法中FPGA的MCU軟核依存于FPGA配置程序中，需要預(yù)先加載程序，如果遠(yuǎn)程更新失敗，整個系統(tǒng)面臨癱瘓的風(fēng)險^[4]。另一種方法是利用ARM或DSP作為加載控制器，該方法具有電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高、實現(xiàn)難度較大等缺點(diǎn)[6-8]。鑒于傳統(tǒng)更新方式及現(xiàn)存方法的局限性，本文設(shè)計了一種基于SoC的多系統(tǒng)FPGA遠(yuǎn)程更新系統(tǒng)，并通過工程實現(xiàn)。

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作者信息:

郝國鋒，朱  琛，顧曉雪

(中國電子科技集團(tuán)公司第五十八研究所，江蘇 無錫214072)