一种物联网关FPGA双配置自动切换技术

技术领域

本发明涉及一种物联网关FPGA双配置自动切换技术，属于物联网应用技术 领域。

背景技术

FPGA(Field Programmable GateArray，现场可编程门阵列)可支持重复编 程，通过硬件结构的改变以适应不同算法要求，满足物联网的多样化定制需求。 目前，在FPGA的应用中存在掉电信息无法保存的问题，因此每次上电后，用户 都需要将设计好的FPGA配置文件从外部存储器或外部处理器加载到FPGA中才 能工作。但这种处理方式受单一配置文件的限制，当外部存储器的配置文件由于 外界因素被破坏或者用户设计的配置文件存在异常情况时，配置文件加载到 FPGA之后FPGA无法正常工作。此外，若采用双配置文件，则需要根据需要切 换不同的配置，限制了PFGA工作的应用扩展性。

发明内容

本发明要解决的技术问题是FPGA如何进行配置文件切换的问题。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是提供了一种物联网关FPGA双 配置自动切换技术，其特征在于，采用两个外置存储器来存储配置文件，FPGA 可编程芯片通过配置切换电路连接两个所述外置存储器，通过配置切换电路传输 控制信号；所述配置切换电路为D触发器。

其中，所述配置切换电路为型号SN74LVC74APW的D触发器，D触发器的 *2CLR通过4.7K到VCC3.3V保持高电平状态不变、*2PRE通过4.7K电阻到 VCC3.3V保持高电平不变、2D初始状态通过下拉4.7K到GND为低电平；FPGA 上电启动时DCFG_CLK信号从低电平跳变为高电平，根据D触发器的真值表可 知，FPGA第一次上电启动时D触发器的2Q输出低电平即是FPGA_SPI_CS1输 出低电平，D触发器的*2Q输出高电平；FPGA通过SPI接口加载外置存储器的 配置文件，当FPGA_SPI_CS1为低电平时外置存储器一被选中，通过该外置存 储器一来加载FPGA配置文件；当外置存储器一中的配置文件存在错误时FPGA 复位，DCFG_CLK信号会产生一次跳变；此时D触发器的*2CLR保持高电平状 态不变、*2PRE保持高电平不变、2D和*2Q连接在一起，由上次的DCFG_CLK 信号变成高电平；当本次DCFG_CLK跳变时，根据D触发器的真值表可知，2Q 输出高电平，*2Q输出低电平即是FPGA_SPI_CS2输出低电平；FPGA通过SPI 接口加载外置存储器的配置文件，当FPGA_SPI_CS2为低电平时外置存储器二 被选中，通过该外置存储器二来加载FPGA配置文件。

本发明提出一种自动切换加载配置文件的方法，采用两个外置存储器来存储 用户的配置文件，通过自动切换电路实现FPGA的不同配置的切换。可有效解决 配置加载失败后FPGA无法工作的问题和用户对不同配置的需求问题，增强的 FPGA的运行可靠性和应用广泛性。

附图说明

图1为FPGA双配置自动切换原理框图；

图2为配置切换电路原理图；

图3外置存储器一电路结构示意图；

图4外置存储器二电路结构示意图。

具体实施方式

为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。

实施例

FPGA双配置自动切换原理如图1所示，FPGA可编程芯片外挂配置切换电 路和双存储器，通过配置切换电路将控制信号连接到外置存储器。

配置切换电路如图2所示，器件采用型号为SN74LVC74APW的D触发器， *2CLR通过4.7K到VCC3.3V保持高电平状态不变；*2PRE通过4.7K电阻到 VCC3.3V保持高电平不变；2D初始状态通过下拉4.7K到GND为低电平。

FPGA上电启动时DCFG_CLK信号从低电平跳变为高电平，根据下面D 触发器的真值表可知，FPGA第一次上电启动时2Q输出低电平即是 FPGA_SPI_CS1输出低电平，*2Q输出高电平。

表1 D触发器真值表

FPGA通过SPI接口加载外置存储器的配置文件，FPGA和外置存储器一配 置文件电路如图3所示，当FPGA_SPI_CS1为低电平时外置存储器一(位号U7) 被选中，通过该外置存储器来加载FPGA配置文件。

当外置存储器一中的配置文件存在错误时FPGA会复位，DCFG_CLK信号 会产生一次跳变；此时*2CLR保持高电平状态不变；*2PRE保持高电平不变； 2D和*2Q连接在一起，由上次的DCFG_CLK信号变成高电平；当本次 DCFG_CLK跳变时，根据上面D触发器的真值表可知，2Q输出高电平，*2Q输 出低电平即是FPGA_SPI_CS2输出低电平。

FPGA通过SPI接口加载外置存储器的配置文件，FPGA和外置存储器二配 置文件电路如图4所示，当FPGA_SPI_CS2为低电平时外置存储器二(位号U8) 被选中，通过该外置存储器来加载FPGA配置文件。

本发明的优点：

本发明设计了一种配置切换电路，实现了FPGA两种外置存储器配置切换加 载，解决了FPGA单一配置异常FPGA无法正常工作的问题。

针对不同的功能需求提出了一种动态更改配置的措施，有效的提升了FPGA 工作的可靠性，增强了FPGA应用扩展性。