CN116301959A - 一种基于串口的soc远程程序更新方法及装置 - Google Patents
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Abstract
一种基于串口的SOC远程程序更新方法，所述方法包括：获取并编译二进制文件，将所述二进制文件转换为串口通讯文件以及软件升级专用通信文件；将所述软件升级专用通信文件中的通信指令逐条发送至被升级产品；所述被升级产品对通信指令进行校验，校验通过则将有效数据发送给产品PS(Processing System,处理***)端；产品PS端接收并存储所述有效数据，并对所述有效数据进行CRC校验，校验结果记为A，校验通过则进行产品PS端进行通信应答；产品PS端进行二次CRC校验，校验结果记为B；比对两次CRC校验结果(A和B)，若比对结果相同则返回烧写成功标志，则产品进行通信应答，若比对结果不同则多次烧写，直至烧写成功，完成基于串口的SOC远程程序更新。
Description
技术领域
本发明涉及嵌入式***程序更新领域，特别是一种基于串口的SOC远程程序更新方法及装置。
背景技术
在嵌入式***设计中，对于一个完整的项目周期，伴随着需求变更、流程优化、代码完善等环节，软件不可避免地会进行升级迭代，以达到甲方对产品的要求。如果采用传统的软件升级方式，如JTAG烧写，对于装配集成后的产品，需要进行拆卸拆解，整机***越复杂组合拆解越耗时，对于时间节点敏感的项目，则会造成整体大项目拖期。如果采用新式的软件升级方式，如Ethernet烧写，需要增加硬件接口，而武器***内部往往寸土寸金，接口的增加会迫使硬件改版，考虑到电磁兼容性，也会对结构设计提出新的要求。
因此传统技术无法满足在现有硬件接口基础上，高效进行程序更新的要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于串口的SOC远程程序更新方法及装置，解决传统技术无法满足在现有硬件接口基础上，高效进行程序更新的要求的问题。
一种基于串口的SOC远程程序更新方法，所述方法包括：
获取并编译二进制文件，将所述二进制文件转换为串口通讯文件以及软件升级专用通信文件；
将所述软件升级专用通信文件中的通信指令逐条发送至被升级产品；
所述被升级产品对通信指令进行校验，校验通过则将有效数据发送给产品PS(Processing System,处理***)端；
产品PS端接收并存储所述有效数据，并对所述有效数据进行CRC校验，校验结果记为A，校验通过则进行产品PS端进行通信应答；
产品PS端进行二次CRC校验，校验结果记为B；比对两次CRC校验结果(A和B)，若比对结果相同则返回烧写成功标志，则产品PS端进行通信应答，若比对结果不同则多次烧写，直至烧写成功，完成基于串口的SOC远程程序更新。
在一个实施例中，所述获取并编译二进制文件，将所述二进制文件转换为串口通讯文件以及软件升级专用通信文件包括：
转换程序运行在专用的通信数据处理软件(如MATLAB)中。
在一个实施例中，所述串口通讯文件根据产品通讯协议规定的格式进行构建。
在一个实施例中，所述包括串口通讯文件包括帧头、帧尾、主从站、标志字、总字节数、总包号、当前包号、有效数据、保留字节和校验码。
在一个实施例中，所述产品PS端接收并存储所述有效数据并对所述有效数据进行CRC校验包括：
产品PS端接收并存储所述有效数据，将收到的软件升级数据存入DDR中，待收到PL端发送的中断信号后，并对所述有效数据进行CRC校验。
在一个实施例中，所述校验通过则进行产品PS端进行通信应答包括：
校验通过则进行调用FLASH相关函数，校验失败则返回校验错误标志，产品PS端进行通信应答。
在一个实施例中，所述校验错误标志包括0x11。
在一个实施例中，所述产品PS端进行二次CRC校验，校验结果记为B包括：
产品PS端对FLASH进行擦除，擦除完成后对FLASH进行烧写，烧写结束后将FLASH中的数据读出进行二次CRC校验，校验结果记为B。
在一个实施例中，所述烧写成功标志为0x22。
一种基于串口的SOC(System on Chip，片上***)远程程序更新装置，所述装置用于运行上述方法，所述装置包括：被升级产品、测控台、开发机及通讯线缆；
被升级产品是整个升级***的核心，所述方法运行在被升级产品的FPGA芯片上，其软件按功能模块划分包括两个部分：
第一部分包括通信控制模块、指令解析模块和BD(Block Design)模块，运行在PL(Programming Logic，可编程逻辑)端，第二部分包括中断服务函数、CRC校验函数和FLASH操作函数，运行在PS(Processing System,处理***)端；其中：
通信控制模块根据收到的通信指令对其合法性进行判别，识别为软件升级指令后提取其中有效数据，用于指令解析；
指令解析模块在收到有效数据之后，分析其有效性，判断数据包是否连续，接着将软件升级数据发送到BD模块，并且给出有效的中断信号；
BD(Block Design)模块在PL端完成对PS端的配置，并且搭建两端之间数据交互桥梁AXI BRAM，将指令解析模块处理后的软件升级数据以及相关中断信号发送到PS端；
中断服务函数负责轮询中断信号，每当检测到中断信号的上升沿之后，便将BRAM中的数据搬运到DDR中；
CRC校验函数在所有的软件升级数据都传送到DDR之后，负责对升级数据进行CRC校验，当本地校验结果与收到校验结果一致时，对FLASH进行后续操作；
FLASH操作函数主要完成对FLASH芯片的擦除、写入和读出，包括芯片块的配置、工作模式、容量大小、起始地址和操作空间等，FLASH写入完成后将FLASH中的数据再次读出进行CRC校验比对。
本方法采用已有的串口通讯方式，在不需要对整机***大动干戈，也不需要增加新的接口设计的前提下，对组合产品程序进行远程更新，既保障项目进度，又缩短研发周期，是一种稳定可靠的软件升级方式。采用本发明的程序更新方法后，可以在不拆解整机***的基础上，利用现有的硬件接口对组合产品开展软件升级工作。如果产品具有多片FLASH分别存储不同的程序段，或者具有单片FLASH但不同区间具有不同的应用功能，也可以对FLASH进行片选烧写，或者进行块烧写，该方法可以稳定实现，保证上电后产品正常工作，大大减少了整机拆卸工作量，具有很好的可适应性。
附图说明
图1是产品远程程序更新示意图。
图2是基于串口的SOC远程程序更新软件设计示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作详细说明，根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。
虽然本发明可以以多种形式的修改和替换来扩展，说明书中也列出了一些具体的实施图例并进行详细阐述；应当理解的是，发明者的出发点不是将该发明限于所阐述的特定实施例，正相反，发明者的出发点在于保护所有给予由本权利声明定义的精神或范围内进行的改进、等效替换和修改。
一种基于串口的SOC远程程序更新方法，所述方法包括：
获取并编译二进制文件，将所述二进制文件转换为串口通讯文件以及软件升级专用通信文件；
将所述软件升级专用通信文件中的通信指令逐条发送至被升级产品；
所述被升级产品对通信指令进行校验，校验通过则将有效数据发送给产品PS(Processing System,处理***)端；
产品PS端接收并存储所述有效数据，并对所述有效数据进行CRC校验，校验结果记为A，校验通过则进行产品PS端进行通信应答；
产品PS端进行二次CRC校验，校验结果记为B；比对两次CRC校验结果(A和B)，若比对结果相同则返回烧写成功标志，则产品PS端进行通信应答，若比对结果不同则多次烧写，直至烧写成功，完成基于串口的SOC远程程序更新。
在一个实施例中，所述获取并编译二进制文件，将所述二进制文件转换为串口通讯文件以及软件升级专用通信文件包括：
转换程序运行在专用的通信数据处理软件(如MATLAB)中。
在一个实施例中，所述串口通讯文件根据产品通讯协议规定的格式进行构建。
在一个实施例中，所述包括串口通讯文件包括帧头、帧尾、主从站、标志字、总字节数、总包号、当前包号、有效数据、保留字节和校验码。
在一个实施例中，所述产品PS端接收并存储所述有效数据并对所述有效数据进行CRC校验包括：
产品PS端接收并存储所述有效数据，将收到的软件升级数据存入DDR中，待收到PL端发送的中断信号后，并对所述有效数据进行CRC校验。
在一个实施例中，所述校验通过则进行产品PS端进行通信应答包括：
校验通过则进行调用FLASH相关函数，校验失败则返回校验错误标志，产品PS端进行通信应答。
在一个实施例中，所述校验错误标志包括0x11。
在一个实施例中，所述产品PS端进行二次CRC校验，校验结果记为B包括：
产品PS端对FLASH进行擦除，擦除完成后对FLASH进行烧写，烧写结束后将FLASH中的数据读出进行二次CRC校验，校验结果记为B。
在一个实施例中，所述烧写成功标志为0x22。
一种基于串口的SOC(System on Chip，片上***)远程程序更新装置，所述装置用于运行上述方法，所述装置包括：被升级产品、测控台、开发机及通讯线缆；
被升级产品是整个升级***的核心，所述方法运行在被升级产品的FPGA芯片上，其软件按功能模块划分包括两个部分：
第一部分包括通信控制模块、指令解析模块和BD(Block Design)模块，运行在PL(Programming Logic，可编程逻辑)端，第二部分包括中断服务函数、CRC校验函数和FLASH操作函数，运行在PS(Processing System,处理***)端；其中：
通信控制模块根据收到的通信指令对其合法性进行判别，识别为软件升级指令后提取其中有效数据，用于指令解析；
指令解析模块在收到有效数据之后，分析其有效性，判断数据包是否连续，接着将软件升级数据发送到BD模块，并且给出有效的中断信号；
BD(Block Design)模块在PL端完成对PS端的配置，并且搭建两端之间数据交互桥梁AXI BRAM，将指令解析模块处理后的软件升级数据以及相关中断信号发送到PS端；
中断服务函数负责轮询中断信号，每当检测到中断信号的上升沿之后，便将BRAM中的数据搬运到DDR中；
CRC校验函数在所有的软件升级数据都传送到DDR之后，负责对升级数据进行CRC校验，当本地校验结果与收到校验结果一致时，对FLASH进行后续操作；
FLASH操作函数主要完成对FLASH芯片的擦除、写入和读出，包括芯片块的配置、工作模式、容量大小、起始地址和操作空间等，FLASH写入完成后将FLASH中的数据再次读出进行CRC校验比对。
在一个实施例中，本发明提出一种基于串口的SOC远程程序更新方法，所述方法在Zynq7045硬件平台上实现，开发环境为Vivado，Zynq7045芯片包括FPGA(PL端)和ARM(PS端)，FPGA和ARM之间使用AXI总线连接。
PL端负责对软件升级通信指令进行预处理，FPGA程序中的通信控制模块先对收到的通信指令进行合法性判别，包括帧头帧尾是否合法，主站从站地址是否合法，校验码是否正确；然后对收到的通信指令进行解析，如果标志字识别为软件升级指令，则将该条通信指令中的有效数据发送到PS端，并给出对应的中断信号。
PL端和PS端的数据交互采用BRAM方式完成，与传统的FPGA添加IP核的方式不同，除了Block Memory Generator之外，Zynq7045还需要添加AXI BRAM Controller、AXISmart Connector和Zynq7 Processing System。其中，AXI BRAM Controller负责将AXI4总线方式的控制指令转换为BRAM适用的指令，与Block Memory Generator进行通信；AXISmart Connector负责主从设备之间的连接，分配PS***和其它IP之间的主从关系；Zynq7Processing System则是PS端的核心，所有对ARM的配置(如工作时钟、DDR型号和中断配置等)均在此IP内完成。
PS端在检测到PL端发来的中断信号之后，将BRAM中的数据搬运存储到DDR中，待所有与软件升级相关的通信指令中的有效数据存储完成后，对软件升级数据进行CRC校验，校验通过之后进行对FLASH的相关操作。对FLASH的操作主要有三种：擦除、写入和读出，不同的操作调用不同的函数。擦除可以分为全擦除和块擦除，按照实际工程项目的需求进行选择。写入和读出都可以指定起始地址和空间大小，根据升级数据占用空间进行合理调整即可。为了保证软件升级烧写数据的正确性，需要在FLASH烧写完成后将FLASH中的数据读出做二次CRC校验，两次校验比对成功之后PS端相应的软件升级工作随之结束。
本发明提出一种基于串口的SOC远程程序更新方法，其具体步骤为：
步骤1：搭建程序数据处理更新平台，其包括：被升级产品(嵌入式***Zynq7000)、测控台(包含上位机测试软件)、开发机(通讯数据处理软件)及通讯线缆。
步骤2：搭建数据处理软件用于实现二进制文件到串口通讯文件的转换，转换程序运行在专用的通信数据处理软件(如MATLAB)中，经过处理后的串口数据包括但不限于帧头、帧尾、主从站、标志字、总字节数、总包号、当前包号、有效数据、保留字节和校验码等，即产品通讯协议规定的格式。
步骤3：将编译完成生成的二进制文件(如.bin文件)导入到通讯数据处理软件中，按照通信协议规定的编码方式将二进制文件转换为软件升级专用通信文件(如.txt文件)。
步骤4：使用测控台(包含上位机测试软件)将步骤3中生成的软件升级专用通信文件(如.txt文件)中的通信指令，逐条发送至被升级产品(嵌入式***Zynq7000)。
步骤5：产品PL(Programming Logic，可编程逻辑)端对通信指令进行校验，校验通过则将有效数据发送给PS(Processing System,处理***)端，校验失败则丢弃当前数据。待全部指令接收完毕后，给PS端发送中断信号。
步骤6：产品PS端将收到的软件升级数据存入DDR中，待收到PL端发送的中断信号后，对软件升级的有效数据进行CRC校验(校验结果记为A)，校验通过则调用FLASH相关函数，校验失败则返回校验错误标志(如0x11)，产品进行通信应答。
步骤7：产品PS端先对FLASH进行擦除，擦除完成后对FLASH进行烧写，烧写结束后将FLASH中的数据读出，进行二次CRC校验(校验结果记为B)。比对两次CRC校验结果(A和B)，比对结果相同则返回烧写成功标志(如0x22)，产品进行通信应答；比对结果不同则多次烧写，直至烧写成功。
步骤8：测控台(包含上位机测试软件)收到被升级产品(嵌入式***Zynq7000)的应答，且拥有烧写成功标志(如0x22)后，即可对被升级产品进行断电重启操作。
本方法采用已有的串口通讯方式，在不需要对整机***大动干戈，也不需要增加新的接口设计的前提下，对组合产品程序进行远程更新，既保障项目进度，又缩短研发周期，是一种稳定可靠的软件升级方式。采用本发明的程序更新方法后，可以在不拆解整机***的基础上，利用现有的硬件接口对组合产品开展软件升级工作。如果产品具有多片FLASH分别存储不同的程序段，或者具有单片FLASH但不同区间具有不同的应用功能，也可以对FLASH进行片选烧写，或者进行块烧写，该方法可以稳定实现，保证上电后产品正常工作，大大减少了整机拆卸工作量，具有很好的可适应性。
Claims (10)
1.一种基于串口的SOC远程程序更新方法，其特征在于，所述方法包括：
获取并编译二进制文件，将所述二进制文件转换为串口通讯文件以及软件升级专用通信文件；
将所述软件升级专用通信文件中的通信指令逐条发送至被升级产品；
所述被升级产品对通信指令进行校验，校验通过则将有效数据发送给产品PS(Processing System,处理***)端；
产品PS端接收并存储所述有效数据，并对所述有效数据进行CRC校验，校验结果记为A，校验通过则进行产品PS端进行通信应答；
产品PS端进行二次CRC校验，校验结果记为B；比对两次CRC校验结果(A和B)，若比对结果相同则返回烧写成功标志，则产品PS端进行通信应答，若比对结果不同则多次烧写，直至烧写成功，完成基于串口的SOC远程程序更新。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取并编译二进制文件，将所述二进制文件转换为串口通讯文件以及软件升级专用通信文件包括：
转换程序运行在专用的通信数据处理软件(如MATLAB)中。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述串口通讯文件根据产品通讯协议规定的格式进行构建。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述包括串口通讯文件包括帧头、帧尾、主从站、标志字、总字节数、总包号、当前包号、有效数据、保留字节和校验码。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述产品PS端接收并存储所述有效数据并对所述有效数据进行CRC校验包括：
产品PS端接收并存储所述有效数据，将收到的软件升级数据存入DDR中，待收到PL端发送的中断信号后，并对所述有效数据进行CRC校验。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述校验通过则进行产品PS端进行通信应答包括：
校验通过则进行调用FLASH相关函数，校验失败则返回校验错误标志，产品PS端进行通信应答。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述校验错误标志包括0x11。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述产品PS端进行二次CRC校验，校验结果记为B包括：
产品PS端对FLASH进行擦除，擦除完成后对FLASH进行烧写，烧写结束后将FLASH中的数据读出进行二次CRC校验，校验结果记为B。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述烧写成功标志为0x22。
10.一种基于串口的SOC(System on Chip，片上***)远程程序更新装置，所述装置用于运行如权利要求1-9所述的方法，其特征在于，所述装置包括：被升级产品、测控台、开发机及通讯线缆；
被升级产品是整个升级***的核心，所述方法运行在被升级产品的FPGA芯片上，其软件按功能模块划分包括两个部分：
第一部分包括通信控制模块、指令解析模块和BD(Block Design)模块，运行在PL(Programming Logic，可编程逻辑)端，第二部分包括中断服务函数、CRC校验函数和FLASH操作函数，运行在PS(Processing System,处理***)端；其中：
通信控制模块根据收到的通信指令对其合法性进行判别，识别为软件升级指令后提取其中有效数据，用于指令解析；
指令解析模块在收到有效数据之后，分析其有效性，判断数据包是否连续，接着将软件升级数据发送到BD模块，并且给出有效的中断信号；
BD(Block Design)模块在PL端完成对PS端的配置，并且搭建两端之间数据交互桥梁AXI BRAM，将指令解析模块处理后的软件升级数据以及相关中断信号发送到PS端；
中断服务函数负责轮询中断信号，每当检测到中断信号的上升沿之后，便将BRAM中的数据搬运到DDR中；
CRC校验函数在所有的软件升级数据都传送到DDR之后，负责对升级数据进行CRC校验，当本地校验结果与收到校验结果一致时，对FLASH进行后续操作；
FLASH操作函数主要完成对FLASH芯片的擦除、写入和读出，包括芯片块的配置、工作模式、容量大小、起始地址和操作空间等，FLASH写入完成后将FLASH中的数据再次读出进行CRC校验比对。
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