FPGA方案

隨著一款產品在研發(fā)階段的日漸成熟，實現的功能也日趨復雜化和多樣化，對產品功能實現重定義的應用需求也在日益加大。產品功能重定義就是在不改動設備硬件設計的前提下，通過更改FPGA的程序文件，達到產品功能重定義的方法。

一般的產品在設計時，研發(fā)會按照產品的定義完成功能代碼的開發(fā)，然后用JTAG接口進行燒錄、調試，但是等產品上線時，所有的固件就會被固化，并且因為JTAG接口過于笨重，我們一般是不保留該接口；所以也無法在產品完成固化后進行重新燒錄進行重定義的操作。

目前也有一些應用方案會使用BLE/WIFI SOC+存儲芯片的架構，BLE/WIFI SOC負責存儲芯片的讀寫，存儲芯片作為FPGA的程序代碼存儲器，工作時，BLE/WIFI SOC將存儲芯片中的數據讀出，并按照特定時序（FPGA加載時序）發(fā)送到FPGA，此過程即為FPGA的數據加載流程，如果需要升級功能，通過無線進行遠程OTA升級。而本方案是無需其它芯片參與的情況下通過邏輯設計和UART口進行產品功能的重定義。

邏輯設計

本方案的核心就是雙啟動，其中區(qū)域1為固化區(qū)域，此區(qū)域非功能區(qū)域，而是負責區(qū)域2的管理，其中區(qū)域2為功能區(qū)域，每次的功能重定義就是對區(qū)域2的刷新。區(qū)域2的刷新通過PC和串口調試助手模擬上位機，傳輸工程的 Bin文件到 fpga啟動配置的 Flash中，實現兩個存儲到 flash程序的跳轉完成固件升級操作。

設置兩個區(qū)域，第一個區(qū)域執(zhí)行程序1，完成對區(qū)域2的管理和升級工作。第二個區(qū)域的程序2是我們用戶設計的功能程序或者說產品程序。在 FPGA啟動中，如果我們不升級區(qū)域 2的程序，那么自動通過 ICap接口跳轉到區(qū)域2的程序中。區(qū)域1起始地址 0x0，區(qū)域2起始地址 0x0100000。

在本方案中，設計區(qū)域1的程序實現的功能為：上電后自動加載此程序，此時開始計時如果 20秒內沒有檢測到串口發(fā)送的擦除指令，那么我們啟動 icap跳轉，跳轉到區(qū)域 2程序中。

如果希望再次升級的話必須重新給板卡上電使得程序回到區(qū)域1中。

流程圖如下：

頂層結構圖如下：

FPGA uart接收模塊，接收上位機發(fā)送的數據，并實現波特率為115200的uart協議的串行數據到并行數據的轉換，將數據發(fā)送至flash_ctrl模塊，Flash_ctrl模塊是flash的控制模塊，該模塊自定義了一個簡單的協議，根據uart指令來控制flash的擦除、讀、寫，協議包括三種數據包來對應相應的指令，再將數據發(fā)送至對應的模塊；而由flash擦除、讀、寫三個模塊處理的數據返回后經過uart_tx模塊返回上位機，本文中即返回PC機串口模塊。
編輯：YYX