FPGA和CPLD引导加载程序

Question

来自MCU的世界，我创建了引导程序，以便客户可以更新固件。

如何通过FPGA和CPLD完成这项工作。

对于FPGA：

由于固件存储在外部闪存中，FPGA映像是否只是写入其外部闪存然后重新启动？但是如果新文件损坏或更新时连接被删除会发生什么？有没有办法进行默认备份？在MCU中，引导加载程序永远不会被覆盖，因此应用程序可以随时搞砸，引导加载程序仍然可以工作。

是否有单独的专用非易失性存储器部分，在上电时不会重新配置，您可以加载引导加载程序？

对于CPLD：

由于图像是在内部存储的，他们是否有办法自行配置？如何为CPLD制作引导加载程序？

其他想法：

也许您可以使用GPIO设置某种类型的FTDI芯片，您可以通过USB从PC应用程序控制。通过这种方式，您可以将SPI加载到外部闪存上的新映像中吗？有人这样做吗？这样，FPGA映像可能会损坏或丢失，并且仍然可以加载新映像。

请注意，我假设FPGA或CPLD单独在电路板上。这意味着电路板上没有MCU来完成这一切。

有关行业如何完成此任务的任何见解都会很棒。

Answer 1

<强>的FPGA

这个问题没有一个共同的答案。对于不同的FPGA和不同类型的应用，它是不同的。

有些FPGA能够在外部闪存中有两个比特流，因此如果一个比特流被破坏，它将回退到第二个比特流。 您必须检查确切FPGA的数据表，以确定它是否具有此类恢复功能，以及它是如何工作的。

另一种常见的方法是让MCU位于FPGA旁边，让MCU管理FPGA的比特流更新。让MCU负责确保外部闪存中存在有效的比特流。 或者，您可以完全跳过外部闪存并使MCU在每次启动时将比特流发送到FPGA。

某些FPGA，如Xilinx ZYNQ，内置硬核处理器。该处理器可以独立于FPGA启动，因此您可以为该处理器编写一个正常的引导加载程序，并使处理器负责更新FPGA比特流。

如果您的应用程序是USB外围设备，那么处理它的一个好方法是跳过闪存，并使PC上的USB驱动程序在每次启动时将比特流加载到FPGA。 建议不要通过FTDIchip GPIO进行BitBanging，因为这需要很长时间。 FTDIchip和其他制造商都为SPI和JTAG提供硬件支持。有了这些，您可以在每次启动时快速完成，没有任何误击。

<强>的CPLD

通常没有内置的恢复机制。 （可能有例外）

CPLD是非常基本的设备。如果您需要比特流更新功能，则通常必须由外部MCU完成。 通常，您不会为CPLD实现比特流更新功能。您可以从一开始就使设计无错误。

Answer 2

  

有没有办法进行默认备份？

有Intel MAX 10系列的fpga，它具有片上配置闪存，并支持双配置。如果一个配置发生任何错误，另一个仍然存在并将用作后备图像。

但这可能是一个例外，而不是fpga世界中的典型案例。

Answer 3

如果FPGA不支持双重配置，并且您正在直接对FPGA进行编程（而不是通过微控制器），并且以某种方式弄乱了新的位文件或连接，则必须重新进行编程。 但是，在Spartan 6中，有两种方法可以将程序直接加载到FPGA： 1.这是一个相对较快的过程，只需几分钟。但是，如果安装程序混乱，则必须从头开始。当您进行较小的修改（特别是与时间相关的微调）时，此方法通常使用，因为加载位文件不会占用太多时间。 2.有一个外部存储器可用来加载程序。除非您决定显式重写它，否则将保留加载到此存储器中的位文件。将位文件加载到该存储器上需要花费更多时间（取决于代码的复杂性），但是它停留在那里，您可以将该代码加载到FPGA上。