随着FPGA的性价比不断提高,越来越多的产品采用FPGA作为主控芯片。在研发过程中,FPGA可以通过ISP(在系统编程)进行硬件重构以满足用户现场可编程的需要,机动灵活。在国家863项目“深远海环境检测传感器网络(Underwater wireless sensor network, UWSN)”的研制过程中,使用了FPGA技术,以利于对水下节点进行硬件和软件的现场调试。鉴于深远海环境的影响,各水下节点均采用了气密性封装,以保证嵌入式系统内部环境不会受到海水及风、浪、潮的影响。正是由于苛刻的环境要求,传统的ISP调试方式在该项目中的使用受到了极大的限制。本论文根据国内外FPGA技术的发展趋势和FPGA调试技术的现状,提出了一种基于FPGA的IAP(在应用编程)技术,充分利用FPGA自身的特点进行硬件和软件协同设计,并可以利用网络技术进行远程升级,以满足高性能、低成本和灵活性的要求。本论文选用Altera Nios II Evaluation Kit实验开发板为硬件平台,对基于Cyclone系列FPGA的在应用编程(IAP)所涉及的关键技术、软硬件设计方法及实现方案进行了深入的研究和探讨。论文首先对IAP技术的应用条件进行了研究,对FPGA的各种配置模式进行了细致的分析。其次深入地研究了各种编程文件的格式,尤其是flash文件的s-record格式,以及文件在EPCS和FLASH中的存储。然后进行上、下位机软件的设计和模块化。最后根据本系统的实际运行取得的结果,总结分析本系统的特点和未来的研究目标。