基于SPI协议的多个Flash配置FPGA装置的制作方法

专利2026-05-16  10


本技术涉及硬件电路,尤其涉及一种基于spi协议的多个flash配置fpga装置。


背景技术:

1、fpga(field programmable gate array)称作现场可编程逻辑门阵列,由于其内部含有可编辑元件,是一个含有可编辑元件的半导体设备,使用者可以通过硬件描述语言并对fpga完成配置后,使其内部逻辑发生变化,并完成相应功能,即完成现场程式化的逻辑门阵列元件。fpga以其高可靠性、高集成度、灵活性强、可编程等优点,在传统数字电路系统中脱颖而出,大大提高了电路性能,在日常使用中更为可靠、便捷,提高了工作效率,在某些领域成为传统数字电路的可替代方案。

2、fpga有三类配置下载方式:主动配置方式(as),被动配置方式(ps),和最常用的jtag配置方式。主动配置是指由fpga控制配置流程,fpga在配置中处于主导地位,主动发起对flash的读写,获取配置信息进行配置。被动加载是指fpga仅仅被动接收配置数据,最常见的被动配置模式就是jtag下载bit文件,此模式下,主动发起操作的设备是计算机,数据通路是jtag,fpga会被动接收数据,根据需要的操作来进行更新fpga配置。jtag是直接烧到fpga里面的,由于是sram,断电后要重烧文件,适用于在线调试。无论是哪种配置方式,如需更换配置数据流,fpga都需要经过编程下载后才能实现相应功能。


技术实现思路

1、本实用新型通过提供一种基于spi协议的多个flash配置fpga装置,解决了现有技术中通过jtag接口直接下载一次只能配置一种数据流,且fpga突然掉电后程序会遗失,再无法执行预先配置的数据流的问题,实现了不需要重新搭建环境及下载就可以完成fpga不同的数据流配置,且掉电后仍可选择相同或不同的数据流重新加载,保证fpga配置程序的稳定运行。

2、本实用新型提供了一种基于spi协议的多个flash配置fpga装置,该装置包括:

3、jtag接口、主控fpga芯片、配置选通开关、多个flash、多个配置fpga拨码开关、fpga槽位和电源模块;

4、所述jtag接口的输入端与pc端连接,输出端与所述主控fpga芯片的输入端连接;

5、所述主控fpga芯片的输入端与所述配置选通开关连接,输出端与所述多个flash的输入端并联;

6、所述多个flash的输出端分别与所述多个配置fpga拨码开关的输入端连接;

7、所述多个配置fpga拨码开关的输出端与所述fpga槽位连接;

8、所述电源模块分别与所述主控fpga芯片、所述多个flash和所述fpga槽位连接。

9、在一种可能的实现方式中,所述配置选通开关包括两种配置方式,当所述配置选通开关关闭,则所述多个flash中的一个导通;

10、当所述配置选通开关打开,则所述多个flash中均导通。

11、在一种可能的实现方式中,所述多个flash选择性级联。

12、在一种可能的实现方式中,所述fpga槽位用于插入不同的fpga对应的interposer,所述interposer用于完成fpga上io与装置的连接。

13、在一种可能的实现方式中,所述interposer的侧边包括:探点,所述探点用于抓取波形。

14、在一种可能的实现方式中,所述电源模块包括分压电阻,用于根据所述装置中各个模块进行源供电大小调整。

15、在一种可能的实现方式中,所述多个flash与多个配置fpga拨码开关一一对应。

16、本实用新型中提供的一个或多个技术方案,至少具有如下技术效果或优点:

17、(1)本实用新型通过采用了装置上配有多块外置flash,可一次存取多个位流文件,用户可根据实际需求去选择,配置fpga时无需重新搭建环境,仅需使用拨码开关的选择即可完成数据流的重新配置。

18、(2)外置flash可选择性级联,第一颗flash的0地址作为首地址,解决了使用一颗flash时无法存取较大文件的问题,外置flash级联后一次可存取较大文件,便于大资源fpga的使用。

19、(3)fpga配置的数据存在多个flash中,每个flash可以存储不同的数据流文件,掉电后再重新上电仍可选择相同或不同的数据流重新加载,保证fpga配置程序的稳定运行。

20、(4)装置中的interposer槽位通过插入特定的interposer可接入不同型号的fpga,通过更换interposer即可灵活更换不同型号的fpga,无需重新制作pcb板,interposer侧边预留的探点可随时检测待配置fpga信号状态和本身工作状态,使用更为便捷,降低人工成本。

21、(5)电源模块可根据fpga的需求灵活调节分路电压,满足整个装置及外部fpga的电压动态调整,更好的适配不同型号的fpga。



技术特征:

1.一种基于spi协议的多个flash配置fpga装置,其特征在于,包括:

2.根据权利要求1所述的基于spi协议的多个flash配置fpga装置,其特征在于,所述配置选通开关包括两种配置方式,当所述配置选通开关关闭,则所述多个flash中的一个导通;

3.根据权利要求1所述的基于spi协议的多个flash配置fpga装置,其特征在于,所述多个flash选择性级联。

4.根据权利要求1所述的基于spi协议的多个flash配置fpga装置,其特征在于,所述fpga槽位用于插入不同的fpga对应的interposer,所述interposer用于完成fpga上io与装置的连接。

5.根据权利要求4所述的基于spi协议的多个flash配置fpga装置,其特征在于,所述interposer的侧边包括:探点,所述探点用于抓取波形。

6.根据权利要求1所述的基于spi协议的多个flash配置fpga装置,其特征在于,所述电源模块包括分压电阻,用于根据所述装置中各个模块进行源供电大小调整。

7.根据权利要求1所述的基于spi协议的多个flash配置fpga装置,其特征在于,所述多个flash与所述多个配置fpga拨码开关一一对应。


技术总结
本技术公开了一种基于SPI协议的多个Flash配置FPGA装置,该装置包括:JTAG接口、主控FPGA芯片、配置选通开关、多个Flash、多个配置FPGA拨码开关、FPGA槽位和电源模块;JTAG接口与PC端连接,且与主控FPGA芯片的连接;主控FPGA芯片的与配置选通开关连接,且与多个Flash的并联;多个Flash的分别与多个配置FPGA拨码开关的连接;多个配置FPGA拨码开关的与FPGA槽位连接;电源模块分别与主控FPGA芯片、多个Flash和FPGA槽位连接;实现了不需要重新搭建环境及下载就可以完成FPGA不同的数据流配置,且掉电后仍可选择相同或不同的数据流重新加载,保证FPGA配置程序的稳定运行,且可适配多种型号FPGA。

技术研发人员:肖婉婷,贾弘翊,韦嶔,张红荣
受保护的技术使用者:济南智多晶微电子有限公司
技术研发日:20231124
技术公布日:2024/6/26
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