一种基于Aurora协议光纤的FPGA远程更新方法

胡鹏博:湖北久之洋红外系统股份有限公司; 湖北 武汉 430223; 刘兴超:湖北久之洋红外系统股份有限公司; 湖北 武汉 430223; 阮建斌:湖北久之洋红外系统股份有限公司; 湖北 武汉 430223; 施升志:湖北久之洋红外系统股份有限公司; 湖北 武汉 430223

光学与光电技术, 2023, 21 (6): 0001, 网络出版: 2024-02-29

一种基于Aurora协议光纤的FPGA远程更新方法

A Remote Update Method of FPGA Based on Optical Fiber

论文大纲

胡鹏博:湖北久之洋红外系统股份有限公司湖北武汉 430223 刘兴超:湖北久之洋红外系统股份有限公司湖北武汉 430223 阮建斌:湖北久之洋红外系统股份有限公司湖北武汉 430223 施升志:湖北久之洋红外系统股份有限公司湖北武汉 430223

作者单位

光纤远程更新现场可编程门阵列片上系统 Aurora协议 optical fiber remote update FPGA SOC Aurora protocol

摘要

FPGA在光电系统中应用广泛, 复杂的光电系统中可能集成了多个FPGA信号处理系统, 整体状态下各子系统FPGA一般不具备在线JTAG更新程序的条件。提出一种基于Aurora协议光纤的FPGA远程更新方法, 对FPGA烧录文件进行数据分包, 光纤传输中增加握手和重发机制, 数据包通过光纤接口发送给FPGA, FPGA对每一包数据校验无误后缓存至DDR中。当DDR接收完整包数据后, SOC系统通过Microblaze软核将DDR中的数据写入FLASH对应地址中, 实现了FPGA程序的远程更新。经实验测试, 光纤模块带宽可稳定工作在10 Gbps, 8.52 MB的FPGA烧录文件的远程更新时间为117 s。该方法解决了长距离、复杂系统的FPGA远程更新问题, 有效提高了远程更新效率, 降低了数据传输误码率。

Abstract

FPGA is widely used in optoelectronic systems. In complex optoelectronic systems, multiple FPGA signal processing systems may be integrated, and the FPGA of each subsystem generally does not have the conditions for online JTAG update programs in the overall state. This article proposes an Aurora optical fiber FPGA remote update method, which divides data into packets for FPGA burning files. A handshake and resend mechanism is added to the optical fiber transmission, and the data packets are sent to the FPGA through the optical fiber interface. The FPGA verifies that each packet of data is correct and caches it in the DDR. After the DDR receives the complete packet data, the SOC system uses the Microblaze soft core to write the data in the DDR to the corresponding FLASH address, achieving remote update of the FPGA program. The experimental results show that the bandwidth of the optical fiber module can work stably at 10 Gbps, and the remote update time for 8.52 MB FPGA burning files is 117 s. This method solves the problem of FPGA remote update for long-distance and complex systems, effectively improving the efficiency of remote update and reducing data transmission error rate.

参考文献

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胡鹏博:湖北久之洋红外系统股份有限公司, 湖北武汉 430223, 刘兴超:湖北久之洋红外系统股份有限公司, 湖北武汉 430223, 阮建斌:湖北久之洋红外系统股份有限公司, 湖北武汉 430223, 施升志:湖北久之洋红外系统股份有限公司, 湖北武汉 430223. 一种基于Aurora协议光纤的FPGA远程更新方法[J]. 光学与光电技术, 2023, 21(6): 0001. 胡鹏博:湖北久之洋红外系统股份有限公司, 湖北武汉 430223, 刘兴超:湖北久之洋红外系统股份有限公司, 湖北武汉 430223, 阮建斌:湖北久之洋红外系统股份有限公司, 湖北武汉 430223, 施升志:湖北久之洋红外系统股份有限公司, 湖北武汉 430223. A Remote Update Method of FPGA Based on Optical Fiber[J]. OPTICS & OPTOELECTRONIC TECHNOLOGY, 2023, 21(6): 0001.

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