FPGA開(kāi)發(fā)板遠(yuǎn)程檢測(cè)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

1系統(tǒng)概述

目前FPGA開(kāi)發(fā)板的板載資源檢測(cè)都是采用將示例下載到開(kāi)發(fā)板上檢測(cè)的方法，檢測(cè)不同的資源需要一般使用不同的示例。這樣的檢測(cè)方法缺少對(duì)檢測(cè)結(jié)果信息的收集。對(duì)于實(shí)驗(yàn)室批量管理FPGA開(kāi)發(fā)板的情況，難以應(yīng)對(duì)。

本系統(tǒng)基于Nexys?3 Spartan-6FPGA開(kāi)發(fā)板，不僅可對(duì)該開(kāi)發(fā)板的板載資源進(jìn)行檢測(cè)，并且可以對(duì)檢測(cè)結(jié)果數(shù)據(jù)進(jìn)行收集，將收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行保存以方便診斷開(kāi)發(fā)板的狀態(tài)。

其原理是由上位機(jī)通過(guò)串口發(fā)送測(cè)試數(shù)據(jù)到開(kāi)發(fā)板上的串口模塊，F(xiàn)PGA從串口模塊得到相應(yīng)的測(cè)試命令，然后根據(jù)命令，對(duì)開(kāi)發(fā)板上對(duì)應(yīng)的資源進(jìn)行檢測(cè)，并將檢測(cè)結(jié)果反饋到上位機(jī)進(jìn)行保存。

本系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖如下所示。

圖1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

本系統(tǒng)還可作為FPGA設(shè)備遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)的原型，通過(guò)提交上位機(jī)生成的檢測(cè)結(jié)果文件，可以在管理信息系統(tǒng)中直接顯示開(kāi)發(fā)板的狀態(tài)。。

本系統(tǒng)可以以下載流文件的形式或以存入EEPROM的形式應(yīng)用到Nexys?3 Spartan-6FPGA開(kāi)發(fā)板。本系統(tǒng)還可通過(guò)修改部分代碼應(yīng)用于其他型號(hào)的FPGA開(kāi)發(fā)板。

2系統(tǒng)需求

本系統(tǒng)由三部分組成，上位機(jī)軟件，核心控制軟件，SOC子系統(tǒng)。

2.1上位機(jī)軟件

在本系統(tǒng)中以上位機(jī)作為檢測(cè)程序的發(fā)起者。

模塊需求描述

串口通訊：上位機(jī)數(shù)據(jù)的接受和發(fā)送。

VGA檢測(cè)啟動(dòng)VGA模塊的檢測(cè)，輸入實(shí)際顯示結(jié)果。

自由按鍵檢測(cè)啟動(dòng)自由按鍵模塊的檢測(cè)，顯示檢測(cè)結(jié)果。

撥碼開(kāi)關(guān)檢測(cè)啟動(dòng)撥碼開(kāi)關(guān)模塊的檢測(cè)，顯示檢測(cè)結(jié)果。

7段數(shù)碼管檢測(cè)啟動(dòng)7段數(shù)碼管的檢測(cè)，輸入實(shí)際顯示結(jié)果。

LED燈檢測(cè)啟動(dòng)LED燈的檢測(cè)，輸入實(shí)際顯示結(jié)果。

PMod檢測(cè)發(fā)送啟動(dòng)檢測(cè)命令，顯示檢測(cè)結(jié)果。

USB Host檢測(cè)發(fā)送啟動(dòng)檢測(cè)命令，顯示檢測(cè)結(jié)果。

LAN檢測(cè)發(fā)送啟動(dòng)檢測(cè)命令，顯示檢測(cè)結(jié)果

VHDC檢測(cè)發(fā)送啟動(dòng)檢測(cè)命令，顯示檢測(cè)結(jié)果。

2.2核心控制軟件

在本系統(tǒng)中核心控制軟件負(fù)責(zé)FPGA開(kāi)發(fā)板上串口的輸入/輸出，以及負(fù)責(zé)將檢測(cè)數(shù)據(jù)應(yīng)用到各模塊并收集檢測(cè)結(jié)果。

模塊需求描述

串口通訊：開(kāi)發(fā)板上數(shù)據(jù)的傳入和輸出。

VGA檢測(cè)從串口讀取檢測(cè)用數(shù)據(jù)傳輸?shù)絍GA控制模塊。

自由按鍵檢測(cè)接收命令，讀取自由按鍵模塊的數(shù)據(jù)。

撥碼開(kāi)關(guān)檢測(cè)接收命令，讀取撥碼開(kāi)關(guān)模塊的數(shù)據(jù)。

7段數(shù)碼管檢測(cè)從串口讀取檢測(cè)用數(shù)據(jù)傳輸?shù)?段數(shù)碼管控制模塊。

LED燈檢測(cè)從串口讀取檢測(cè)用數(shù)據(jù)傳輸?shù)絃ED燈控制模塊。

PMod檢測(cè)實(shí)現(xiàn)PMod的自檢測(cè)。

USB Host檢測(cè)實(shí)現(xiàn)USB Host的自檢測(cè)。

LAN檢測(cè)實(shí)現(xiàn)LAN的自檢測(cè)。

VHDC檢測(cè)實(shí)現(xiàn)VHDC的自檢測(cè)。

2.3FPGA上SOC子系統(tǒng)

在本系統(tǒng)中SOC子系統(tǒng)包括控制核心以及各資源的控制模塊。

模塊需求描述

控制核心控制其他模塊，執(zhí)行部分邏輯功能。

串口控制模塊控制開(kāi)發(fā)板上的串口硬件。

VGA控制模塊控制開(kāi)發(fā)板上的VGA硬件。

自由按鍵控制模塊控制開(kāi)發(fā)板上的自由按鍵。

撥碼開(kāi)關(guān)控制模塊控制開(kāi)發(fā)板上的撥碼開(kāi)關(guān)。

7段數(shù)碼管控制模塊控制開(kāi)發(fā)板上的7段數(shù)碼管

LED燈控制模塊控制開(kāi)發(fā)板上的LED燈。

PMod控制模塊控制開(kāi)發(fā)板上的PMod硬件。

USB Host控制模塊控制開(kāi)發(fā)板上的USB Host硬件。

LAN控制模塊控制開(kāi)發(fā)板上的LAN硬件。

VHDC控制模塊控制開(kāi)發(fā)板上的VHDC硬件。

3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

圖2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

3.1 上位機(jī)軟件

上位機(jī)軟件包括以下結(jié)構(gòu)。

模塊描述

啟動(dòng)檢測(cè)用戶界面，檢測(cè)活動(dòng)的發(fā)起者

輸入實(shí)際顯示結(jié)果用戶界面，用來(lái)輸入從顯示設(shè)備、數(shù)碼管以及LED燈看到的實(shí)際顯示結(jié)果

串口通訊協(xié)議：發(fā)送檢測(cè)用數(shù)據(jù)到開(kāi)發(fā)板串口，從開(kāi)發(fā)板串口接收反饋數(shù)據(jù)。

VGA模塊檢測(cè)隨機(jī)生成用于顯示的檢測(cè)數(shù)據(jù)以及顯示位置和顯示顏色，將其與實(shí)際顯示信息進(jìn)行比較，判斷檢測(cè)結(jié)果并記錄。

自由按鍵檢測(cè)發(fā)送啟動(dòng)檢測(cè)命令，將按鍵編號(hào)依次與從串口讀取檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，判斷檢測(cè)結(jié)果并記錄。

撥碼開(kāi)關(guān)檢測(cè)發(fā)送啟動(dòng)檢測(cè)命令，將撥碼開(kāi)關(guān)編號(hào)依次與從串口讀取檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，判斷檢測(cè)結(jié)果并記錄。

7段數(shù)碼管檢測(cè)可設(shè)置全亮或全滅，或生成一個(gè)隨機(jī)數(shù)字，將其與實(shí)際顯示信息進(jìn)行比較，判斷檢測(cè)結(jié)果并記錄。

LED燈檢測(cè)可設(shè)置依次點(diǎn)亮、全亮或全滅，或隨機(jī)生成一組LED燈編號(hào)，將其與實(shí)際顯示信息進(jìn)行比較，判斷檢測(cè)結(jié)果并記錄。