一种基于Zynq平台通过以太网远程调试FPGA的方法[发明专利]

(12)发明专利申请

(10)申请公布号 CN 110442488 A(43)申请公布日 2019.11.12

(21)申请号 2019105877.8(22)申请日 2019.07.02

(71)申请人 中国航空工业集团公司雷华电子技

术研究所

地址 214063 江苏省无锡市滨湖区梁溪路

796号(72)发明人 张宗亮　刘琳　惠肇宇　(74)专利代理机构 北京清大紫荆知识产权代理

有限公司 11718

代理人 张卓(51)Int.Cl.

G06F 11/26(2006.01)

权利要求书1页 说明书3页 附图1页

CN 110442488 A()发明名称

一种基于Zynq平台通过以太网远程调试FPGA的方法(57)摘要

本发明提供了一种基于Zynq平台通过以太网远程调试FPGA的方法，所述方法包括如下步骤：S1：上位机通过VIVADO软件进行以太网XVC(XILINX JTAG协议)访问ZYNQ板卡中的PS端网络服务模块；S2：ZYNQ板卡中的PS端网络服务模块搭载在Petalinux操作系统上，以实现与上位机的网络通信；将所接收的上位机数据，从PS端传输至PL端；S3：ZYNQ中PL端接收到的PS端数据通过自定义虚拟JTAG传递给目标FPGA；S4：目标FPGA对所接收的上位机数据进行响应，并将结果数据原路传输回上位机；S5：上位机通过VIVADO软件对传输回的数据进行处理以及显示。本发明提供的方法通过网络线缆连接ZYNQ平台，由于以太网的传输机制，网络线缆的长度远大于使用传统JTAG仿真器的USB线缆的长度，可以实现FPGA的远程加载调试。

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权　利　要　求　书

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1.一种基于Zynq平台通过以太网远程调试FPGA的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

S1：上位机通过VIVADO软件进行以太网XVC(XILINX JTAG协议)访问ZYNQ板卡中的PS端网络服务模块；

S2：ZYNQ板卡中的PS端网络服务模块搭载在Petalinux操作系统上，以实现与上位机的网络通信；将所接收的上位机数据，从PS端传输至PL端；

S3：ZYNQ中PL端接收到的PS端数据通过自定义虚拟JTAG传递给目标FPGA；S4：目标FPGA对所接收的PL端数据进行响应，并将响应的结果数据原路传输回上位机；S5：上位机通过VIVADO软件对传输回的结果数据进行处理以及显示。

2.根据权利要求1所述的基于Zynq平台通过以太网远程调试FPGA的方法，其特征在于，所述步骤S1中，可设有多个上位机，多个上位机可通过网络交换机进行以太网XVC(XILINX JTAG协议)访问ZYNQ板卡中的PS端网络服务模块。

3.根据权利要求1所述的基于Zynq平台通过以太网远程调试FPGA的方法，其特征在于，所述步骤S2中的网络通讯包括上位机指令数据的传输以及目标FPGA结果数据的回传。

4.根据权利要求1所述的基于Zynq平台通过以太网远程调试FPGA的方法，其特征在于，所述步骤3中的自定义虚拟JTAG包含TDI、TDO、TMS、TCK等标准仿真器信号，可以将上述接收到的上位机指令数据处理成为符合标准JTAG时序的总线信号，传递给目标FPGA。

5.根据权利要求1所述的基于Zynq平台通过以太网远程调试FPGA的方法，其特征在于，所述方法可实现FPGA的边界扫描、逻辑在线加载和在线调试。

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说　明　书

一种基于Zynq平台通过以太网远程调试FPGA的方法

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技术领域：

[0001]本发明涉及嵌入式信号处理领域，具体涉及一种基于Zynq平台通过以太网远程调试FPGA的方法

背景技术:

[0002]FPGA(Field-Programmable Gate Array)，即现场可编程门阵列，它是在PAL、GAL、CPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物。它是作为专用集成电路(ASIC)领域中的一种半定制电路出现的，既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。

[0003]XILINX(赛灵思)是全球领先的可编程逻辑完整解决方案的供应商，该公司的FPGA在国内嵌入式信号处理领域应用广泛。ZYNQ是该公司推出的内嵌ARM核的SOC(片上集成系统)，集成了基于ARM核的处理系统(PS)和可编程逻辑(PL)在单个器件中。Petalinux是该公司在Linux操作系统的基础上开发出的适合其ZYNQ等产品的嵌入式操作系统。[0004]以硬件描述语言(Verilog或VHDL)所完成的电路设计，可以经过简单的综合与布局，快速的烧录至FPGA上进行测试，是现代IC设计验证的技术主流。目前XILINX FPGA开发者主要通过XILINX提供的JTAG仿真器进行FPGA的加载和调试。此方法操作相对简单，开发者只需安装该公司开发工具ISE或VIVADO就可以实现FPGA的加载和调试。[0005]但是该方法，有下述几个问题：XILINX提供的JTAG仿真器与上位机通过USB连接，JTAG线缆长度有限，不支持远程加载调试。JTAG仿真器与FPGA和上位机呈点对点连接，不支持多个上位机对同一块FPGA的分时加载调试。

发明内容

[0006]发明目的：为了解决上述问题，本发明提供了如下技术方案，本发明提供的技术方案支撑远程加载调试，且支持多个上位机对同一块FPGA的分时加载调试。[0007]技术方案：

[0008]一种基于Zynq平台通过以太网远程调试FPGA的方法，所述方法包括如下步骤：[0009]S1：上位机通过VIVADO软件进行以太网XVC(XILINX JTAG协议)访问ZYNQ板卡中的PS端网络服务模块；[0010]S2：ZYNQ板卡中的PS端网络服务模块搭载在Petalinux操作系统上，以实现与上位机的网络通信；将所接收的上位机数据，从PS端传输至PL端[0011]S3：ZYNQ中PL端接收到的PS端数据通过自定义虚拟JTAG传递给目标FPGA；[0012]S4：目标FPGA对所接收的上位机数据进行响应，并将结果数据原路传输回上位机；[0013]S5：上位机通过VIVADO软件对传输回的数据进行处理以及显示。[0014]优选的，所述步骤S1中，可设有多个上位机，多个上位机可通过网络交换机进行以太网XVC(XILINX JTAG协议)访问ZYNQ板卡中的PS端网络服务模块。[0015]优选的，所述步骤S2中的网络通讯包括上位机的指令数据的传输以及目标FPGA响

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应数据的回传。[0016]优选的，所述步骤3中的自定义虚拟JTAG包含TDI、TDO、TMS、TCK等标准仿真器信号，可以将上述接收到的上位机指令数据处理成为符合官方标准JTAG时序的总线信号，传递给目标FPGA。[0017]优选的，所述方法可实现FPGA的边界扫描、逻辑在线加载和在线调试。[0018]有益效果

[0019]本发明提供的基于Zynq平台通过以太网远程调试FPGA的方法，通过网络线缆连接ZYNQ平台，由于以太网的传输机制，网络线缆的长度远大于使用传统JTAG仿真器的USB线缆的长度，可以实现FPGA的远程加载调试；

[0020]本发明提供的基于Zynq平台通过以太网远程调试FPGA的方法，通过在ZYNQ平台与上位机组之间搭载网络交换机，可以实现多上位机分时加载调试目标FPGA，区别于传统JTAG调试方法的点对点连接。

附图说明

[0021]图1本发明提供的FPGA远程调试方法的框架图[0022]图2现有的FPGA调试方法

具体实施方式

[0023]结合附图1～2对本发明的技术方案进行详细解释，[0024]如图2所示为现有的FPGA的调试方法，现有的FPGA主要通过JTAG仿真器对FPGA进行加载和调试，该方法操作相对简单，但是因为JTAG线缆长度有限，不支持远程加载调试。[0025]实施例一、

[0026]如图1所示为本发明提供的FPGA远程调试方法的框架图，该方法步骤如下：[0027]S1：设有多个上位机，多个上位机通过每个上位机上的VIVADO软件及网络交换机进行以太网XVC(XILINX JTAG协议)访问ZYNQ板卡中的PS端网络服务模块；[0028]S2：ZYNQ板卡中的PS端网络服务模块搭载在Petalinux操作系统上，以实现与上位机的网络通信连接，公寓上位机的指令数据的传输和目标FPGA响应数据的回传；将所接收的上位机数据，从PS端传输至PL端[0029]S3：ZYNQ中PL端接收到的PS端数据通过自定义虚拟JTAG传递给目标FPGA；[0030]其中自定义虚拟JTAG包含TDI、TDO、TMS、TCK等标准仿真器信号，可以将上述接收到的上位机指令数据处理成为符合标准JTAG时序的总线信号，传递给目标FPGA。[0031]S4：目标FPGA对所接收的上位机数据进行响应，并将结果数据原路传输回上位机；[0032]S5：上位机通过VIVADO软件对传输回的数据进行处理以及显示。[0033]该方法可实现FPGA的边界扫描、逻辑在线加载和在线调试。[0034]具体操作如下：

[0035]1)用网线连接ZYNQ平台和上位机。

[0036]2)连接ZYNQ平台的虚拟JTAG接口到目标FPGA板卡JTAG接口。[0037]3)ZYNQ平台上电，运行kernel，运行应用程序。[0038]4)目标FPGA板卡上电。

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5)上位机打开VIVADO软件，点击open hardware manager。

6)在Tcl控制台输入connect_hw_server,open_hw_target–xvc_url。7)等待VIVADO扫描FPGA。

8)扫描成功后加载和调试FPGA的步骤与传统方式一致。

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说　明　书　附　图

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图1

图2

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