基于软硬架构的高端容错计算机FPGA专用调试方法及其装置

技术领域

本发明涉及高端计算机设计领域，具体涉及一种基于软硬架构的高端容错计算机FPGA专用调试方法及其装置。

背景技术

随着计算机技术的飞速发展，为了满足经济社会发展的需要，高性能的计算机系统成为制约社会发展关键领域的瓶颈之一。金融、电信等关键领域对计算机系统的性能要求极高，因此需要构建庞大的多路计算机系统，以便更好适应当今各领域的应用需求，但是另一方面也陷入了高端计算机系统稳定性和系统调试难题，高端计算机系统需要用到大量的FPGA芯片，芯片的内部逻辑的稳定性及健壮性对整个高端计算机系统的稳定至关重要。因此，更好的更方便的调试FPGA的内部逻辑显得更为重要，是构建与维护高可靠计算机系统的有效方法之一。

发明内容

为了解决该问题，本发明提供一种基于软硬架构的高端容错计算机FPGA专用调试方法，针对高端容错计算机使用的FPGA芯片调试特点，采用软硬架构进行动态可配置调试。采用此架构可以得到比逻辑分析仪更好的分析效果，并且节省大量资金。在调试系统的维护上更经济、方便，并且大大提高系统的可用性，降低调试风险。软硬件架构指的是，通过上位机软件平台控制FPGA的调试逻辑得到需要的调试信息，并且逻辑功能可配置，抓取信息可在软件中动态显示。FPGA的调试逻辑根据上位机软件配置将需要抓取的信号组织成特定格式，存储到FPGA内部RAM中，调试逻辑的接口部分将数据打包成通讯协议规定的数据包，发送到USB接口。上位机软件接收到调试逻辑发送的数据包进行解包，存储到MySQL数据库中，同时动态显示到软件的界面。软硬件通讯按照专用的通讯协议进行通讯。

本发明还提供了一种基于软硬架构的高端容错计算机FPGA专用调试装置，包括：

1）软件平台，基于VC6.0 + MySQL平台开发，界面友好，可以根据传输协议，提取不同报文并动态显示。历史信息存储到本地数据库，线下可以通过数据库的数据回看系统的运行情况。

2）、硬件逻辑，逻辑部分与FPGA逻辑同时综合，在FPGA芯片中运行，通过USB接口与软件平台进行数据传输。硬件逻辑把需要提取的信息按照约定格式存储到本地RAM，并将存储的信息按照通讯协议传输到软件平台。

3）、通讯协议，软硬件进行通讯借助USB接口，在应用层采用自己设计的通讯协议，协议包括控制报文，数据报文两类。控制报文主要用来进行数据格式的定义，有效数据的定义等；数据报文主要用来传输调试信息。报文由包头，数据，校验数据，包尾组成。

本发明针对高端容错计算机FPGA的调试特点，利用软件和硬件架构替代逻辑分析仪，即节省了资金又提高了FPGA的调试效率，同时信息的提取量又数倍于逻辑分析仪。高端容错计算机FPGA芯片的特点是逻辑资源占用多，IO的利用率较高，留给调试的资源很少。同时，由于代码逻辑复杂，系统在运行中不可避免的出现BUG，能够及时迅速的找到问题所在，成了高端容错计算机FPGA芯片调试的难点。本发明利用软硬件架构平台，很好的解决了上述问题。

附图说明

图1是系统结构图。

图2是软件系统结构图。

图3是软件界面图。

图4是硬件逻辑结构图。

图5是硬件逻辑控制部分结构图。

图6是硬件逻辑传输部分结构图。

图7是传输协议结构图。

具体实施方式

下面参照附图，对本发明的设计内容进行描述。

正如发明内容中所描述的，本发明中主要包括：软件平台（1）、硬件逻辑（2）、通讯协议（3）。

1）软件平台，基于VC6.0 + MySQL平台开发，界面友好，可以根据传输协议，提取不同报文并动态显示。历史信息存储到本地数据库，线下可以通过数据库的数据回看系统的运行情况。

2）、硬件逻辑，逻辑部分与FPGA逻辑同时综合，在FPGA芯片中运行，通过USB接口与软件平台进行数据传输。硬件逻辑把需要提取的信息按照约定格式存储到本地RAM，并将存储的信息按照通讯协议传输到软件平台。

3）、通讯协议，软硬件进行通讯借助USB接口，在应用层采用自己设计的通讯协议，协议包括控制报文，数据报文两类。控制报文主要用来进行数据格式的定义，有效数据的定义等；数据报文主要用来传输调试信息。报文由包头，数据，校验数据，包尾组成。

根据高端容错计算机FPGA应用系统的特点，采用软硬架构进行调试。该架构具有可配置，使用灵活，使用成本低等特点。

调试系统使用，首先需要上位机软件系统进行配置硬件逻辑的操作，通过USB总线发送配置报文，硬件逻辑根据配置信息进行相应信息的更新，完成工作模式的配置。整个系统商店运行，检测逻辑进行调试信息的抓取，并根据配置模式将调试信息进行组包，按照数据包的格式存储到RAM中，硬件逻辑的接口部分，读取RAM报文，按照通讯协议规定发送数据报文给上位机进行处理。

上位机软件，接收到硬件平台发送的数据报文，进行解包操作，将数据按照预先配置的模式进行存储并在界面中显示。调试人员可以实时检测系统运行情况。线下可以读取数据库中的历史数据进行问题的分析。