王锋，吕天志，杨明洋

（中电科思仪科技股份有限公司，山东青岛，266555）

0 引言

采用SPIFlash 配置的FPGA 程序通常都是通过FPGA厂家提供的程序下载器进行更新，一般仪器FPGA 程序的更新方式有两种：

（1）打开产品机箱用专用程序下载器通过JETAG 接口更新FPGA 程序，这种方式操作复杂且需要专业人员完成；

（2）把FPGA 程序下载器的功能集成到电路板中，利用厂商提供的程序下载软件更新程序，这种方案需要加入额外电路器件，增加了电路板器件的布局空间、功耗及设计成本。

鉴于一般仪器的CPU 模块与FPGA 之间都有PCIe 总线连接，并且FPGA 和SPIFlash 直接连接，因此在FPGA正常工作时可以让CPU 软件通过PCIe 总线将要更新的FPGA 程序以文件形式先传递给FPGA，然后在FPGA 内设计SPIFlash 芯片的烧写控制逻辑，进而实现SPIFlash 内FPGA 程序的在线更新。

本文以7 系列FPGA 为例，7 系列FPGA的配置过程具备MultiBoot 和FallBack 机制—FPGA 在上电配置时，MultiBoot 机制允许FPGA 选择SPIFlash 中指定区域的比特流来配置，此版本比特流称为update 镜像，如果配置失败，则触发FallBack 机制将另一个性能良好的固定版本配置到FPGA 中，从而保证FPGA 可以正常工作，此版本比特流称为golden 镜 像。golden 和update 这 两 个 镜像会一起作为初始化镜像用专用程序下载器下载到SPIFlash 中，在线更新仅对SPIFlash的update 镜像区域进行更新。本文在7 系列FPGA 的MultiBoot 和FallBack 机制的基础上，阐述了一种在线更新Flash 内FPGA 程序的方法，此方法不需要拆机连接程序下载器，更不需要增加额外硬件，在软件界面上即可控制SPIFlash 内FPGA 程序更新过程。

1 方案设计

■1.1 总体方案

首先将golden 和update 镜像一起作为SPIFlash 初始化镜像下载到SPIFlash 中，然后需要更新FPGA 程序时，使用在线程序更新功能升级SPIFlash 的update 镜像即可。……