基于FPGA的在线重构设计方法

来源：计算机测量与控制杂志2020年第12期北京时间：

作者：王伟伟,闫新峰,修展,徐进,张甜

单位：北京航天长征飞行器研究所

摘要：为了解决SRAM型FPGA和配置存储器中存在的单粒子反转现象导致的FPGA工作异常和配置失败问题，同时满足FPGA类产品在总装后可以通过和地面通信接口实现远程更新的需求，提出了三种基于Xilinx FPGA的软件重构方法。对于7 系列以下FPGA，采用ASIC在线重构技术，通过JTAG和SPI接口控制配置存储器读写实现在线重构，该方法简单，适用于多板卡应用场景；对于7系列FPGA，采用MultiBoot多镜像技术实现多镜像启动，通过直接更新M镜像的方式实现在线重构功能，该方法不需要外部控制芯片，电路简单，设计方便，适用于单芯片控制场合；针对ZYNQ类芯片，利用其内部的BootROM和FSBL功能，在配置存储器中通过多镜像方式实现在线重构设计，适用于高性能应用场景。三种方法保证了FPGA可靠启动，同时具备在线更新功能，可以保证在更新失败的情况下，依然可以运行旧版本或可以重新对其进行配置，增强了系统的安全性和可靠性。

关键词：FPGA配置存储器; ASIC; MultiBoot; ZYNQ