FPGA程序遠程在線更新設計

4　合并程序文件

Nios II的啟動要經歷兩個過程：

① FPGA器件本身的配置過程。如果內部邏輯中使用了Nios II，則配置完成的FPGA中包含有Nios II軟核CPU。

② Nios II本身的應用過程。一旦FPGA配置成功后，Nios II就被邏輯中的復位電路復位，從reset地址開始執行代碼。

Nios II IDE將FPGA的配置文件(.sof文件)和應用程序(.elf文件)轉成flash格式文件，轉換后的flash格式文件是一種SRecord格式數據，包含如下區域：

[6]。各字段的意思分別如下：表示記錄的類型;表示數據的長度;

表示數據寫入的起始地址，該字段的長度取決于的取值;表示存儲的數據;表示校驗位。

配置文件和應用程序可能有多個段，每個段前面都插有一個“程序記錄”。一個“程序記錄”由2個32位的數據構成，一個是32位的整數，另一個是32位的地址，分別表示程序段本身的長度和程序段的運行時地址。其存儲布局如圖3所示。

圖3　Flash文件存儲布局

為了在更新程序時把FPGA配置文件和Nios II應用程序一起更新，把FPGA配置文件和Nios II應用程序合并成一個文件，并且把合并后的Flash格式的文件轉換成不需要地址解碼就能直接執行的二進制BIN文件。具體處理流程如圖4所示。

圖4　合并程序文件流程

在合并程序的過程中，去掉了flash文件中的長度、目的地址等用于解析程序的信息，并且把程序映像由字符格式轉換為二進制格式。合并后的BIN文件包含FPGA配置文件和Nios II應用程序，并且Nios II應用程序緊挨在FPGA配置文件的后面，其存儲布局如圖5所示。

…

程序文件第n個程序段映像

…

Len1~Len1+L2程序文件第1個程序段映像

…

配置文件第n個程序段映像

…

0~L1配置文件第1個程序段映像

圖5　BIN文件存儲布局