[發(fā)明專利]一種基于FPGA的遠(yuǎn)程固件升級方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202111147381.2
• 申請日: 2021-09-29
• 公開（公告）號: CN113867771A
• 公開（公告）日: 2021-12-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周天;黃杰;杜偉東;陳寶偉;胡永翔
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工程大學(xué);上海聲之揚(yáng)科技有限公司
• 主分類號: G06F8/654
• 分類號: G06F8/654
• 代理公司: 成都方圓聿聯(lián)專利代理事務(wù)所(普通合伙) 51241
• 代理人: 鄧永紅

本發(fā)明公開了一種基于FPGA的設(shè)備遠(yuǎn)程固件升級方法，PC端上位機(jī)通過網(wǎng)絡(luò)TCP/IP協(xié)議將固件下發(fā)到設(shè)備內(nèi)部FPGA芯片的Nios系統(tǒng)中，然后再由Nios系統(tǒng)轉(zhuǎn)發(fā)至設(shè)備內(nèi)部的Flash芯片燒寫控制器，從而實(shí)現(xiàn)了設(shè)備的遠(yuǎn)程固件升級。本發(fā)明提供的設(shè)備遠(yuǎn)程固件升級方法，通過設(shè)備本身對外通信的網(wǎng)口解決了設(shè)備固件升級免拆卸的問題。且本發(fā)明的固件升級方法耗時短，成本低，能夠很好的滿足市場需求。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于FPGA嵌入式領(lǐng)域，更具體的說是涉及一種基于FPGA的遠(yuǎn)程固件升級方法。

背景技術(shù)

一般的FPGA開發(fā)經(jīng)常使用JTAG完成在線開發(fā)調(diào)試和配置，當(dāng)開發(fā)完成后會使用JTAG將配置文件燒寫到非易失性存儲器中，例如Flash芯片。但是這種方式存在效率低下、可靠性低的問題，當(dāng)FPGA作為信號處理器被封裝在產(chǎn)品中時，若果需要進(jìn)行算法升級，使用JTAG的方式需要進(jìn)行拆殼處理，這樣做不僅耗時長，而且會增加損壞硬件和外殼防水結(jié)構(gòu)的風(fēng)險。因此，如何在不用拆除產(chǎn)品外殼的前提下快速實(shí)現(xiàn)其內(nèi)部FPGA的固件升級是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟須解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明提供了一種基于FPGA的遠(yuǎn)程固件升級方法。能夠?qū)崿F(xiàn)在不用拆除設(shè)備外殼的前提下遠(yuǎn)程的實(shí)現(xiàn)內(nèi)部固件的升級。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種基于FPGA的遠(yuǎn)程固件升級方法，包括以下幾個步驟：

步驟一：PC端上位機(jī)通過網(wǎng)口向水下設(shè)備內(nèi)部FPGA芯片的Nios系統(tǒng)發(fā)送固件文件；

步驟二：Nios系統(tǒng)將接收到的固件臨時存儲到RAM中；

步驟三：Nios將RAM中的固件文件分段讀出打包成特殊的形式傳輸?shù)紽lash控制器；

步驟四：Flash控制器接收到打包的固件文件，并確認(rèn)正確性，確認(rèn)正確后再燒寫到Flash芯片中。

其中，步驟三具體步驟包括：

SIII1：發(fā)送Flash燒寫狀態(tài)機(jī)復(fù)位命令rest_str使FPGA燒寫狀態(tài)機(jī)就位；

SIII2：發(fā)送Flash芯片整片擦除命令erase_str，并等待接收Flash擦除完成命令；

SIII3：判斷等待接收命令時間是否超時。若超時則執(zhí)行步驟SIII1，若沒超時則判斷是否為Flash擦除完成命令。若為Flash擦除完成命令則執(zhí)行下一步，若不是則執(zhí)行步驟SIII1；

SIII4：根據(jù)接收到的總字節(jié)數(shù)A，及一幀要傳輸?shù)淖止?jié)數(shù)B，得到即將要傳輸?shù)目倲?shù)據(jù)幀數(shù)M＝A/B；

SIII5：判斷即將打包的數(shù)據(jù)幀編號i(取值從1到M)是否大于總數(shù)據(jù)幀M。若大于M，則執(zhí)行步驟SIII8；否則，執(zhí)行下一步；

SIII6：打包并發(fā)起第i幀數(shù)據(jù)傳輸；打包的數(shù)據(jù)格式為：幀頭+要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)字節(jié)數(shù)+幀編號+待傳輸數(shù)據(jù)+校驗(yàn)和；

幀頭為1個字節(jié)，為固定值0xFA；

要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)字節(jié)數(shù)，為1個字節(jié)，值為N；

幀編號，為2個字節(jié)，值為i；

待傳輸數(shù)據(jù)，為N個字節(jié)，第i段固件文件數(shù)據(jù)；

校驗(yàn)和，為1個字節(jié)，值為前面所有字節(jié)求和后取256的余數(shù)；

SIII8：發(fā)送燒寫結(jié)束命令；

SIII9：等待回復(fù)，判斷回復(fù)是否正確。若正確，則結(jié)束；否則，則執(zhí)行步驟SIII8。

步驟四具體步驟包括：

SIV1：等待接收Flash芯片整片擦除命令；