基于FPGA的远程升级系统概述

目录

​​一、理论基础​​

​​二、核心程序​​

​​三、仿真测试结果​​

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作者ID  ：fpga和matlab

擅长技术：
1.无线基带,无线图传,编解码 
2.机器视觉,图像处理,三维重建 
3.人工智能,深度学习 
4.智能控制,智能优化
5.其他

一、理论基础

        通过串口接收升级文件，将升级文件写入EPCS中，然后使用Remote_system_update模块进行升级操作。

存储器类型使用片上RAM，约20KB空间

使用的芯片是EP4CE40F23C6

        这里，主要的核心部分是基于NIOSII的Remote system update模块的调用，这里在设计说明中，重点介绍一下Remote system update模块的使用方法。

          RSU单元主要包括如下几个部分：

第一：页模式的选择

          通过页模式选择特性，我们可以选择重配置期间时加载不同的配置程序。在FPGA芯片中，通过PGM[2:0]三个引脚来实现页选择。

第二：工厂配置

         工厂配置就是系统的默认配置，当使用增强配置期间的时候，工厂配置会存放在000页。当使用串行配置器件的时候，工作配置则被放在从0X00000000地址开始的空间。工厂配置值能被系统生产商第一次配置进去，静止用户通过远程升级模式进行修改。

第三，应用配置

      从远程接收到的配置数据，并存放到远程存储器里除工厂配置的其他的任意的空间。

第四，看门狗计数器

     主要用来进行复位计数的功能。

第五，远程程序升级子模块

     远程程序升级子模块管理着远程配置特性，这个字模块是由一个远程配置状态机来实现的。

第六，远程配置寄存器

      远程配置寄存器主要用在存储配置地址以及引起重配置的错误类型。

系统的设计。

二、核心程序

第一，基于NIOSII的RSU单元模块设计

      在SOPC界面中，做如下的IP核总线连接：

        从上面的设置可以看到，整个NIOSII系统，主要包括CPU核，片上RAM以及UART串口模块三个部分。

这些模块的参数设置以及地址分配分别如下所示：

片上RAM：

注意，片上存储器的总大小这里设置为40960,当然你也可以改为你所要求的大小。

UART串口：

CPU核：

第二，系统整体设计

         整个系统的结构如下所示：

整个系统的资源占用如下所示：

`timescale 1 ns / 1 ps

module RSU_tops(
               i_clk_80Mhz,
               i_rst,
               i_EPCS_DO,
               i_RX_UART,
               o_clk_40Mhz,
               o_Pause,
               o_TX_UART,
               o_EPCS_CS,
               o_EPCS_DI,
               o_EPCS_CLK,
               o_PWM,
               o_PWM1,
               o_LED1,
               o_LED2
               );

               
input       i_clk_80Mhz;
input       i_rst;
input       i_EPCS_DO;
input       i_RX_UART;
output      o_clk_40Mhz;
output      o_Pause;
output      o_TX_UART;
output      o_EPCS_CS;
output      o_EPCS_DI;
output      o_EPCS_CLK;
output [7:0]o_PWM;
output      o_PWM1;
output      o_LED1;
output      o_LED2;


CLKDCM CLKDCM_u(
              .i_clk (i_clk_80Mhz),
              .i_rst (i_rst),
              .o_clk (o_clk_40Mhz)
              );

Count Count_u(
             .i_clk   (o_clk_40Mhz),
             .i_rst   (i_rst),
             .o_pause (o_Pause)
            );            

nios_rsu2 nios_rsu2_u(
   .EPCS_DO   (i_EPCS_DO),
   .RX_UART   (i_RX_UART),
   .CLK_40MHz (o_clk_40Mhz),
   .Reset_n   (o_Pause),
   .TX_UART   (o_TX_UART),
   .EPCS_CS   (o_EPCS_CS),
   .EPCS_DI   (o_EPCS_DI),
   .EPCS_CLK  (o_EPCS_CLK),
   .PWM       (o_PWM),
   .PWM1      (o_PWM1),
   .led1      (o_LED1),
   .led2      (o_LED2)
   );




endmodule 

`timescale 1 ns / 1 ps

module nios_rsu2(
  EPCS_DO,
  RX_UART,
  CLK_40MHz,
  Reset_n,
  TX_UART,
  EPCS_CS,
  EPCS_DI,
  EPCS_CLK,
  PWM,
  PWM1,
  led1,
  led2
);


input wire  EPCS_DO;
input wire  RX_UART;
input wire  CLK_40MHz;
input wire  Reset_n;
output wire TX_UART;
output wire EPCS_CS;
output wire EPCS_DI;
output wire EPCS_CLK;
output wire [7:0] PWM;
output wire       PWM1;
output reg       led1;
output reg       led2;



Remote_NIOS b2v_inst(
  .clk_0(CLK_40MHz),
  .reset_n(Reset_n),
  .data0_to_the_epcs_flash_controller(EPCS_DO),
  .rxd_to_the_fifoed_avalon_uart(RX_UART),
  .dclk_from_the_epcs_flash_controller(EPCS_CLK),
  .sce_from_the_epcs_flash_controller(EPCS_CS),
  .sdo_from_the_epcs_flash_controller(EPCS_DI),
  .txd_from_the_fifoed_avalon_uart(TX_UART),
  .out_port_from_the_pio(PWM));

assign PWM1 = 1'b0;

wire sel;
assign sel = EPCS_CS;

always @(posedge CLK_40MHz or posedge Reset_n)
begin
     if(Reset_n)
    begin
    led1 <= 1'b0;
    led2 <= 1'b0;
    end
else begin
          if(sel == 1'b1)
       begin
         led1 <= 1'b0;
         led2 <= 1'b1;      
       end
    else begin
         led1 <= 1'b1;
         led2 <= 1'b0;       
         end
     end

end


endmodule

三、仿真测试结果

         这里，仿真效果如下图所示：

        然后我这里下面的测试步骤都是基于这个板子来做的测试，测试步骤：

管脚的绑定截图：

        然后，我们这里主要观察的是LED1和LED2两个灯的工作情况。这里，我再我的板子上连接的两个绿色的LED灯。

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