FPGA开发板远程检测系统的实现

1系统概述

目前FPGA开发板的板载资源检测都是采用将示例下载到开发板上检测的方法，检测不同的资源需要一般使用不同的示例。这样的检测方法缺少对检测结果信息的收集。对于实验室批量管理FPGA开发板的情况，难以应对。

本系统基于Nexys™3 Spartan-6FPGA开发板，不仅可对该开发板的板载资源进行检测，并且可以对检测结果数据进行收集，将收集的数据进行保存以方便诊断开发板的状态。

其原理是由上位机通过串口发送测试数据到开发板上的串口模块，FPGA从串口模块得到相应的测试命令，然后根据命令，对开发板上对应的资源进行检测，并将检测结果反馈到上位机进行保存。

本系统的结构示意图如下所示。

图1系统结构示意图

本系统还可作为FPGA设备远程诊断系统的原型，通过提交上位机生成的检测结果文件，可以在管理信息系统中直接显示开发板的状态。。

本系统可以以下载流文件的形式或以存入EEPROM的形式应用到Nexys™3 Spartan-6FPGA开发板。本系统还可通过修改部分代码应用于其他型号的FPGA开发板。

2系统需求

本系统由三部分组成，上位机软件，核心控制软件，SOC子系统。

2.1上位机软件

在本系统中以上位机作为检测程序的发起者。

模块需求描述

串口通讯：上位机数据的接受和发送。

VGA检测启动VGA模块的检测，输入实际显示结果。

自由按键检测启动自由按键模块的检测，显示检测结果。

拨码开关检测启动拨码开关模块的检测，显示检测结果。

7段数码管检测启动7段数码管的检测，输入实际显示结果。

LED灯检测启动LED灯的检测，输入实际显示结果。

PMod检测发送启动检测命令，显示检测结果。

USB Host检测发送启动检测命令，显示检测结果。

LAN检测发送启动检测命令，显示检测结果

VHDC检测发送启动检测命令，显示检测结果。

2.2核心控制软件

在本系统中核心控制软件负责FPGA开发板上串口的输入/输出，以及负责将检测数据应用到各模块并收集检测结果。

模块需求描述

串口通讯：开发板上数据的传入和输出。

VGA检测从串口读取检测用数据传输到VGA控制模块。

自由按键检测接收命令，读取自由按键模块的数据。

拨码开关检测接收命令，读取拨码开关模块的数据。

7段数码管检测从串口读取检测用数据传输到7段数码管控制模块。

LED灯检测从串口读取检测用数据传输到LED灯控制模块。

PMod检测实现PMod的自检测。

USB Host检测实现USB Host的自检测。

LAN检测实现LAN的自检测。

VHDC检测实现VHDC的自检测。

2.3FPGA上SOC子系统

在本系统中SOC子系统包括控制核心以及各资源的控制模块。

模块需求描述

控制核心控制其他模块，执行部分逻辑功能。

串口控制模块控制开发板上的串口硬件。

VGA控制模块控制开发板上的VGA硬件。

自由按键控制模块控制开发板上的自由按键。

拨码开关控制模块控制开发板上的拨码开关。

7段数码管控制模块控制开发板上的7段数码管

LED灯控制模块控制开发板上的LED灯。

PMod控制模块控制开发板上的PMod硬件。

USB Host控制模块控制开发板上的USB Host硬件。

LAN控制模块控制开发板上的LAN硬件。

VHDC控制模块控制开发板上的VHDC硬件。

3 系统结构

图2系统结构图

3.1 上位机软件

上位机软件包括以下结构。

模块描述

启动检测用户界面，检测活动的发起者

输入实际显示结果用户界面，用来输入从显示设备、数码管以及LED灯看到的实际显示结果

串口通讯协议：发送检测用数据到开发板串口，从开发板串口接收反馈数据。

VGA模块检测随机生成用于显示的检测数据以及显示位置和显示颜色，将其与实际显示信息进行比较，判断检测结果并记录。

自由按键检测发送启动检测命令，将按键编号依次与从串口读取检测结果进行对比，判断检测结果并记录。

拨码开关检测发送启动检测命令，将拨码开关编号依次与从串口读取检测结果进行对比，判断检测结果并记录。

7段数码管检测可设置全亮或全灭，或生成一个随机数字，将其与实际显示信息进行比较，判断检测结果并记录。

LED灯检测可设置依次点亮、全亮或全灭，或随机生成一组LED灯编号，将其与实际显示信息进行比较，判断检测结果并记录。