一种FPGA波形组件的存储、动态切换、故障恢复系统及方法与流程

本发明涉及软件无线电通信，具体的，尤其涉及一种fpga波形组件的存储、动态切换、故障恢复系统及方法。

背景技术：

1、由于软件无线电通信技术的核心思想是：硬件通用化、软件可动态重构。因此，随着软件无线电通信技术的逐渐发展，为了满足高实时性的业务处理需求，基于dsp(数字信号处理器，digital signal processing)的通信波形算法设计已逐渐被fpga(逻辑门阵列，field programmable gate array，是一种数字集成电路芯片)所取代，产生了一系列基于cpu(中央处理器central processing unit)和fpga的组合来实现通信业务收发的系统。

2、目前，在最常见的cpu和fpga系统中，对fpga的加载配置主要有两种方式：

3、一种是将flash芯片挂载在fpga的专用接口上，通过jtag仿真器固化配置文件至flash芯片，上电后自动从flash读出配置文件加载运行。然而，该方法的缺点是：(1)设备升级麻烦，且设备运行过程中不能实时使用仿真器对配置文件进行在线升级；(2)fpga上电后只能实现一次全局bin的加载运行，不能进行动态切换，也不能进行局部动态重构。

4、另一种是在cpu上挂载flash(快闪存储器flash memory)芯片，通过cpu产生加载时序，对fpga进行配置文件的升级。虽然该方法可以通过网络更新flash中的配置文件，也可以对fpga进行局部动态重构，但仍存在缺点：(1)采用此方法的cpu外设多、功耗高；(2)动态配置fpga采用的是：先通过cpu读取flash，再将配置文件加载到fpga的ram中运行，这样使得断电重启后，fpga不会自动加载最新升级的配置文件，还需要cpu再次重新加载配置。

技术实现思路

1、本发明提供一种fpga波形组件的存储、动态切换、故障恢复系统及方法，用以改善现有技术中fpga波形组件的应用所存在的缺陷。

2、一方面，本发明提供一种fpga波形组件的存储、动态切换、故障恢复系统，该系统至少包括：fpga、cpu和flash；

3、所述fpga至少包括flash编程模块、以及同时与所述flash编程模块连接的第一模块和第二模块；

4、所述flash编程模块，用于

5、通过所述第一模块接收cpu发出的第一指令，将所述fpga的配置文件依次存储到所述flash中所对应的地址空间，并反馈给cpu；

6、和/或，

7、通过所述第二模块接收cpu发出的第二指令，跳转加载所述flash中对应的配置文件，并基于所述配置文件切换所述fpga的全局文件或相应的局部通信波形组件。

8、进一步的，所述第一模块包括依次连接的：

9、接口模块，与cpu连接，用于接收cpu的第一指令，并反馈给cpu；

10、配置解析模块，与所述flash编程模块连接，用于解析所述第一指令并传输给所述flash编程模块。

11、进一步的，所述第二模块包括依次连接的：

12、模式选择模块，与cpu连接，用于接收cpu的第二指令并解析映射出flash的地址空间；

13、跳转加载模块，与所述flash编程模块连接，用于跳转到所述地址空间并将所述地址空间上所对应的配置文件加载到所述fpga中运行。

14、进一步的，所述地址空间与所述配置文件一一对应；

15、其中，所述地址空间至少包括boot文件地址空间、全局文件地址空间和局部文件地址空间；所述配置文件至少包括boot文件、全局文件和局部文件；

16、所述配置文件中的boot文件和全局文件都至少包括flash编程模块、第一模块和第二模块的文件。

17、进一步的，所述地址空间还包括标识信息地址空间；所述全局文件地址空间包括主地址空间和备份地址空间。

18、另一方面，本发明还提供了一种fpga波形组件的存储、动态切换、故障恢复方法，所述方法至少包括：

19、fpga接收cpu发出的第一指令，获取所述fpga的配置文件，将所述配置文件依次存储到flash中所对应的地址空间，完成后反馈给cpu；

20、fpga接收cpu发出的第二指令，跳转加载所述flash中对应的配置文件；基于所述配置文件切换所述fpga的全局文件或相应的局部通信波形组件。

21、进一步的，获取所述fpga的配置文件的方法包括：

22、fpga解析所述第一指令，根据解析后的所述第一指令对flash对应的地址空间进行处理，处理完成后反馈给cpu，cpu将所述fpga的配置文件传输给fpga。

23、进一步的，跳转加载所述flash中对应的配置文件的方法包括：

24、基于gpio的逻辑组合与对应跳转地址的映射关系，跳转到所述flash中所对应的地址空间；并将所述地址空间上所对应的配置文件加载到所述fpga中运行。

25、进一步的，所述地址空间与所述配置文件一一对应；

26、其中，所述地址空间至少包括boot文件地址空间、全局文件地址空间和局部文件地址空间；所述配置文件至少包括boot文件、全局文件和局部文件；

27、所述配置文件中的boot文件和全局文件都至少包括flash编程模块、第一模块和第二模块的文件。

28、进一步的，所述地址空间还包括标识信息地址空间；所述全局文件地址空间包括主地址空间和备份地址空间。

29、总体而言，通过本发明所构思的技术方案，提供一种fpga波形组件的存储、动态切换、故障恢复系统及方法，与现有技术相比能够取得下列有益效果：

30、第一方面，利用低功耗的cpu、fpga和flash，采用异构多核sip封装，使得在满足业务高实时性处理能力的同时，也兼顾了动态切换、小型化、低功耗的要求。

31、第二方面，通过fpga通信波形组件存储升级和动态切换的新型方法，由cpu将多种fpga通信波形组件预先升级存储在挂载到fpga上的flash中，使得在系统运行时，当需要在线切换通信波形组件时，可以直接根据cpu简单的gpio配置读取flash指定地址的配置文件进行加载，不仅操作更加简单，而且通信波形组件在线切换时间短，提高了波形组件重组效率；此外，还可以基于cpu的指令直接将fpga细颗粒度波形组件进行快速重组，构建出新波形，从而适应当前通信信道特性的变化，在很大程度上提高了波形的抗干扰能力。

32、第三方面，由于将fpga的配置文件均存储在flash中，因此，在系统断电重启后，fpga会自动加载最新存储升级的配置文件，而不需要像传统方式那样利用cpu再次重新加载配置文件；更加方便，运行更为迅速。

33、第四方面，flash中的地址空间包括boot文件地址空间、全局文件地址空间、局部文件地址空间和标识信息地址空间，且全局文件地址空间包括主地址空间和备份地址空间；可以防止更新全局文件时发生异常，即使系统异常断电无法正常启动时，或是全局文件本身异常时，均可以正常恢复系统，实现系统的启动。此外，fpga通过jtag仿真器将较小的boot.bin文件固化到flash的boot文件地址空间，本发明的固化时间更短，节省了时间。