FPGA開發板遠程檢測系統的實現

1系統概述

目前FPGA開發板的板載資源檢測都是采用將示例下載到開發板上檢測的方法，檢測不同的資源需要一般使用不同的示例。這樣的檢測方法缺少對檢測結果信息的收集。對于實驗室批量管理FPGA開發板的情況，難以應對。

本系統基于Nexys?3 Spartan-6FPGA開發板，不僅可對該開發板的板載資源進行檢測，并且可以對檢測結果數據進行收集，將收集的數據進行保存以方便診斷開發板的狀態。

其原理是由上位機通過串口發送測試數據到開發板上的串口模塊，FPGA從串口模塊得到相應的測試命令，然后根據命令，對開發板上對應的資源進行檢測，并將檢測結果反饋到上位機進行保存。

本系統的結構示意圖如下所示。

圖1系統結構示意圖

本系統還可作為FPGA設備遠程診斷系統的原型，通過提交上位機生成的檢測結果文件，可以在管理信息系統中直接顯示開發板的狀態。。

本系統可以以下載流文件的形式或以存入EEPROM的形式應用到Nexys?3 Spartan-6FPGA開發板。本系統還可通過修改部分代碼應用于其他型號的FPGA開發板。

2系統需求

本系統由三部分組成，上位機軟件，核心控制軟件，SOC子系統。

2.1上位機軟件

在本系統中以上位機作為檢測程序的發起者。

模塊需求描述

串口通訊：上位機數據的接受和發送。

VGA檢測啟動VGA模塊的檢測，輸入實際顯示結果。

自由按鍵檢測啟動自由按鍵模塊的檢測，顯示檢測結果。

撥碼開關檢測啟動撥碼開關模塊的檢測，顯示檢測結果。

7段數碼管檢測啟動7段數碼管的檢測，輸入實際顯示結果。

LED燈檢測啟動LED燈的檢測，輸入實際顯示結果。

PMod檢測發送啟動檢測命令，顯示檢測結果。

USB Host檢測發送啟動檢測命令，顯示檢測結果。

LAN檢測發送啟動檢測命令，顯示檢測結果

VHDC檢測發送啟動檢測命令，顯示檢測結果。

2.2核心控制軟件

在本系統中核心控制軟件負責FPGA開發板上串口的輸入/輸出，以及負責將檢測數據應用到各模塊并收集檢測結果。

模塊需求描述

串口通訊：開發板上數據的傳入和輸出。

VGA檢測從串口讀取檢測用數據傳輸到VGA控制模塊。

自由按鍵檢測接收命令，讀取自由按鍵模塊的數據。

撥碼開關檢測接收命令，讀取撥碼開關模塊的數據。

7段數碼管檢測從串口讀取檢測用數據傳輸到7段數碼管控制模塊。

LED燈檢測從串口讀取檢測用數據傳輸到LED燈控制模塊。

PMod檢測實現PMod的自檢測。

USB Host檢測實現USB Host的自檢測。

LAN檢測實現LAN的自檢測。

VHDC檢測實現VHDC的自檢測。

2.3FPGA上SOC子系統

在本系統中SOC子系統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，執行部分邏輯功能。

串口控制模塊控制開發板上的串口硬件。

VGA控制模塊控制開發板上的VGA硬件。

自由按鍵控制模塊控制開發板上的自由按鍵。

撥碼開關控制模塊控制開發板上的撥碼開關。

7段數碼管控制模塊控制開發板上的7段數碼管

LED燈控制模塊控制開發板上的LED燈。

PMod控制模塊控制開發板上的PMod硬件。

USB Host控制模塊控制開發板上的USB Host硬件。

LAN控制模塊控制開發板上的LAN硬件。

VHDC控制模塊控制開發板上的VHDC硬件。

3 系統結構

圖2系統結構圖

3.1 上位機軟件

上位機軟件包括以下結構。

模塊描述

啟動檢測用戶界面，檢測活動的發起者

輸入實際顯示結果用戶界面，用來輸入從顯示設備、數碼管以及LED燈看到的實際顯示結果

串口通訊協議：發送檢測用數據到開發板串口，從開發板串口接收反饋數據。

VGA模塊檢測隨機生成用于顯示的檢測數據以及顯示位置和顯示顏色，將其與實際顯示信息進行比較，判斷檢測結果并記錄。

自由按鍵檢測發送啟動檢測命令，將按鍵編號依次與從串口讀取檢測結果進行對比，判斷檢測結果并記錄。

撥碼開關檢測發送啟動檢測命令，將撥碼開關編號依次與從串口讀取檢測結果進行對比，判斷檢測結果并記錄。

7段數碼管檢測可設置全亮或全滅，或生成一個隨機數字，將其與實際顯示信息進行比較，判斷檢測結果并記錄。

LED燈檢測可設置依次點亮、全亮或全滅，或隨機生成一組LED燈編號，將其與實際顯示信息進行比較，判斷檢測結果并記錄。