FPGA具有集成度高、可以重新配置的特点,因此在硬件电路中采用FPGA,不仅可以缩小电路的面积,通过对FPGA的重新配置以更新电路的功能,不仅缩短了以往修改硬件电路必须重新制板的开发周期并降低了成本,而且极大地提高整个系统的灵活性,因此基于FPGA的数字系统取得了飞速的发展,得到了广泛应用。电子仪器和电子设备产品广泛采用基于FPGA的数字系统架构。如果产品在使用过程中发现问题或者功能有所改进,可以利用FPGA可以重新配置的特点,对FPGA进行固件升级操作,以优化产品的功能。目前产品功能优化要将产品返厂维护,更新维护的周期和成本都很高。本文提出了一种基于USB存储设备对FPGA进行固件升级操作的方案,并且能够将更新文件提供给用户自行操作。该方案填补了FPGA固件升级领域的空白,并申请了专利。基于SRAM工艺的FPGA掉电后不能保存配置数据,上电时必须读取外部存储器中的配置数据,配置数据很容易被窃取,并且将固件升级文件提供给用户也会出现配置数据被窃取的现象出现。配置数据被窃取后,可以对FPGA的设计进行克隆,对FPGA设计的开发者和所有者造成极大的损失。保护FPGA设计的知识产权问题日趋严峻。本文给出了一种FPGA加密认证方案的设计与实现,对FPGA设计的使用进行授权,分为全部功能、多种有限功能和无功能。本文对固件升级和加密认证进行了相关仿真、测试和验证,证明了功能实现的正确性。