传统的基于无线的FPGA远程更新方案存在速度较慢、需额外硬件且可能增加安全风险的缺点，使其难以同时满足高效调试与生产部署的需求。本文将介绍一种基于树莓派（Raspberry Pi）与XVC（Xilinx Virtual Cable）方案的替代方法，该方法更简单、高效且成本低廉。
在许多嵌入式设备的硬件架构中，利用现有嵌入式处理器作为“桥梁”来调试FPGA是一种常见且高效的思路。下图展示了这种架构，它本质上是XVC方案的一种灵活“变种”。
为了演示此方案，我们采用树莓派结合FPGA开发板进行验证。
Xilinx Platform Cable USB II（传统调试器）
硬件准备：Jtag Pi扩展板
标准调试器的JTAG接口通常兼容多种芯片电平，因此我们需要一个扩展板来完成树莓派GPIO与FPGA JTAG接口的电平匹配与连接。硬件设计如下图所示：
将制作好的Jtag Pi板连接到树莓派，并配合运行在树莓派上的软件，我们就构建了一个低成本的远程编程器。
软件部署与使用
将Jtag Pi连接至树莓派后，我们需要在树莓派上部署并运行XVC服务端程序。首先，通过SSH将xvcpi应用程序源码复制到树莓派的主目录中，这是一种常见的远程运维与开发操作。
进入源码目录，执行编译命令：
make
编译成功后，将输出类似信息：
cc -std=gnu99 -O3 -c -o xvcpi.o xvcpi.c
cc -o xvcpi xvcpi.o
接着，以管理员权限运行编译生成的可执行文件：
sudo ./xvcpi
至此，树莓派端的XVC服务器已启动就绪。
连接与测试
接下来，需要将Jtag Pi的JTAG接口与FPGA开发板的对应引脚相连。
注意：扩展板的Vcc引脚需连接到FPGA板的Vref引脚，以确保正确的电平转换（电压值取决于具体FPGA板卡）。
在PC端，打开Xilinx Vivado设计套件。从主菜单中选择 Open Hardware Manager。
在硬件管理器界面，点击“连接”图标以打开目标。
选择连接到本地硬件服务器（localhost hw_server）。
在“Hardware”面板中右键点击 localhost，选择 Add Xilinx Virtual Cable (XVC)。在弹出的对话框中，输入树莓派的IP地址（根据实际网络连接，填写其Wi-Fi或以太网IP）。
成功连接后，硬件管理器将识别出FPGA设备。本例中识别到的设备为 xc7z007s。
现在，即可选择比特流（bit）文件对FPGA进行远程编程。
测试表明，对于一个约17Mb的Zynq 7z007s比特流文件，下载时间约为5秒。如果比特流中包含了调试内核（如ILA、VIO等），还可以通过Vivado进行远程在线调试，例如读取XADC数值或触发捕获ILA波形。
项目资源
方案总结
树莓派本身集成了Wi-Fi和千兆以太网口，因此可通过有线或无线网络进行远程调试，提供了极大的灵活性。对于实际产品设备，此方案中的XVC服务端代码可以轻松移植到新的嵌入式平台上，从而无需在FPGA逻辑内部单独实现复杂的远程更新机制，节省了开发时间与资源。
补充说明：专用的Jtag Pi扩展板并非绝对必需，只要确保树莓派的GPIO引脚电平与FPGA的JTAG接口电平兼容，即可直接连接。
发表于 5 天前
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