FPGA方案

隨著一款產品在研發階段的日漸成熟，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，研發會按照產品的定義完成功能代碼的開發，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，其中區域1為固化區域，此區域非功能區域，而是負責區域2的管理，其中區域2為功能區域，每次的功能重定義就是對區域2的刷新。區域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。

設置兩個區域，第一個區域執行程序1，完成對區域2的管理和升級工作。第二個區域的程序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， 如果我們不升級區域 2 的程序，那么自動通過 ICap 接口跳轉到區域2的程序中。 區域1起始地址 0x0，區域2起始地址 0x0100000。

在本方案中，設計區域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送的擦除指令，那么我們啟動 icap 跳轉，跳轉到區域 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。

責任編輯：haq