一种基于ZYNQ的单板或多板系统及在线更新方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于ZYNQ的单板或多板系统及在线更新方法，包括1个或多个ZYNQ板；ZYNQ板上包括了至少一片ZYNQ，ZYNQ上配置了以太网控制器、DDR3控制器和QSPIFLASH控制器；以太网控制器通过PHY芯片或网络交换机向外至少扩展一个千兆网口；DDR3控制器上外挂1GBDDR3存储器；QSPIFLASH控制器上外挂了两片128MbQSPIFLASH；上位机生成好配置ZYNQ用的程序文件，通过网络传送至DDR3存储器进行缓存，然后该ZYNQ执行上位机发送的擦除、写入等命令，将DDR3里存储的数据固化在FLASH里。本方法使用以太网接口实现了ZYNQ在线升级，使用简单，通用性强；同时当系统中有多块ZYNQ板时，它们由网络交换机互联，实现一个以太网接口更新所有ZYNQ板程序；本方法更新ZYNQ的速度比传统的JTAG烧写方法快6～7倍。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于计算机
，涉及一种ZYNQ系统及在线更新方法，尤其涉及一种基于ZYNQ的单板或多板系统及远程在线升级方法。
技术介绍
ZYNQ-7000是基于Xilinx全可编程的可扩展处理平台结构，该结构在单芯片内集成了具有丰富特点的双核ARMCortex-A9多核处理器的处理系统（ProcessingSystem，PS）和Xilinx可编程逻辑（ProgrammableLogic，PL）。双核ARMCortex-A9包含片上存储器、外部存储器接口和一套丰富的I/O外设。ZYNQ-7000中的PL采用了Xilinx7系列的FPGA技术，用于扩展功能，以满足特定的功能需求。ZYNQ在完成上电复位后，ARMCortex-A9处理器系统需要初始化相应的外设资源，如网络、DDR3等，有些应用还需要配置操作系统，如Linux等；ZYNQ的可编程逻辑部分还需要相应的bitstream来配置。这些初始化和配置程序通常是固化在FLASH或SD卡等存储器里的。在线更新又称在线编程，即是在不需要断电的情况下，更改这些存储器里的程序，完成ZYNQ的重新配置。目前，主要有两种方法对ZYNQ的程序进行更新，一种是使用USB-Blaster等仿真器通过JTAG（JointTestActionGroup联合测试行动小组）方式将程序写入到FLASH里，常用的有SPIFLASH、NORFALSH和NANDFLASH，如图1所示，当系统中包含多块ZYNQ板时，则需要分别通过仿真器进行程序更新；另一种方法是当用SD卡来存储程序时，可取下SD卡，利用读卡器等设备将更新程序拷贝至SD卡，重新安装SD卡即可完成程序的更新。受限于JTAG的时钟速率，使用JTAG烧写FLASH速度较慢，当配置数据较大时，需要14～18分钟才能完成ZYNQ程序更新；由于仿真器连接的距离限制，不能实现远程更新；当系统中有多块ZYNQ板时，使用仿真器通过JTAG烧写的方式显然十分不便。使用SD卡更新程序，则需要反复拆装SD卡，自动化程度低，费时费力，十分不便。
技术实现思路
本专利技术的要解决的技术问题在于针对现有JTAG烧写方式速度慢，不能远程更新，烧写多块ZYNQ板时需要反复插拔、使用不便的问题，提出了一种新的基于ZYNQ的单板或多板系统及远程在线更新的方法。本专利技术的系统所采用的技术方案是：一种基于ZYNQ的单板或多板系统，包括1个或多个ZYNQ板；其特征在于：所述ZYNQ板上包括了至少一片ZYNQ，ZYNQ上配置了以太网控制器、DDR3控制器和QSPIFLASH控制器；所述以太网控制器通过PHY芯片或网络交换机向外至少扩展一个千兆网口；所述DDR3控制器上外挂1GBDDR3存储器；所述QSPIFLASH控制器上外挂了两片128MbQSPIFLASH；当所述系统中只有一个ZYNQ板时，所述以太网控制器通过PHY芯片或网络交换机向外至少扩展一个千兆网口，与上位机相连；当所述系统中有多个ZYNQ板时，包括一个ZYNQ主板和多个ZYNQ从板；所述ZYNQ主板的以太网控制器通过网络交换机向外扩展多个千兆网口，分别与PC机和ZYNQ从板连接；所述ZYNQ从板的以太网控制器通过PHY芯片或网络交换机向外至少扩展一个千兆网口，与所述ZYNQ主板连接。本专利技术的方法所采用的技术方案是：一种基于ZYNQ的单板或多板系统在线更新方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：上位机生成需要更新的ZYNQ系统镜像文件；步骤2：将ZYNQ板的BOOTMODE设置成QSPIFLASH方式并上电启动；；步骤3：等待ZYNQ板上电启动完成；步骤4：上位机将ZYNQ系统镜像文件传输至下位机；步骤5：上位机利用文件校验算法，生成ZYNQ系统镜像文件的校验码；步骤6：下位机将ZYNQ系统镜像文件缓存至DDR3存储器映射文件系统中；步骤7：下位机使用步骤4中所述文件校验算法生成其存储在DDR3存储器映射文件系统中的ZYNQ系统镜像文件的校验码，并获取步骤5中上位生成的校验码，将两份校验码进行匹配比较；若校验码不匹配，则回转执行所述步骤4：若校验码匹配，则顺序执行下述步骤8：步骤8：下位机执行FLASH擦除命令，将外挂在ZYNQ板上的QSPIFLASH数据进行擦除；步骤9：执行FLASH写入命令，将缓存在DDR3存储器映射文件系统中的ZYNQ系统镜像将被写入QSPIFLASH中，完成ZYNQ系统在线更新过程。作为优选，当系统中包括多个ZYNQ板时，通过不同的IP地址来选择相应的ZYNQ板进行在线更新。作为优选，步骤1中所述ZYNQ系统镜像文件包括TheFirstStageBootloader(FSBL)、配置ProgrammableLogic(PL)的bitstream、U-boot和Linux系统相关文件。作为优选，首次实施在线更新前，需要使用传统的更新方法，即将ZYNQ的BOOTMODE设置为JTAG方式，连接仿真器，将生成的ZYNQ系统镜像文件烧写至QSPIFLASH中。采用本专利技术提出的方法后，相较于传统的更新方法，程序更新的速度提高了6～7倍，实现了ZYNQ程序的远程更新，该方法尤其适用于多块ZYNQ板组成的系统，使用十分方便。附图说明图1是现有技术中多块ZYNQ板系统的调试结构示意图；图2是本专利技术实施例的系统结构示意图；图3是本专利技术实施例中的ZYNQ板结构示意图；图4是本专利技术实施的方法流程图；图5是现有技术的更新方法流程图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术实施例提供的一种基于ZYNQ的单板或多板系统，如图2所示，包括A板、B板和C板。单板在线更新程序时，A板、B板或C板通过以太网接口与上位机连接即可；系统中多个单板需要在线更新程序时，B板和C板通过以太网接口与A板相连，A板则通过以太网接口和上位机连接。图3为本专利技术实施例的A板原理框图。该板包括一片ZYNQXC7Z030FFG676，ZYNQ上含DDR3控制器，外部配置了两片DDR3芯片MT41K256M16HA-125IT作为ZYNQ的外存，每片DDR3宽度为16位，大小512MB。ZYNQ的QSPIFLASH控制器采用了Dualx8-bitparallelI/O的方式，即两片QSPIFLASH并联的方式，总位宽为8，本实施例中QSPIFLASH选用了S25FL128S，单片大小为16MB。ZYNQ的以太网控制器采用了RGMII的方式，与网络交换机88E6176的RGMII接口连接，该交换机内部包含了PHY，可与其他ZYNQ板或上位机的以太网接口连接。ZYNQ的BOOT方式是通过设置BOOTMODE引脚的电平来实现的。BOOTMODE由拨码开关设置高低电平，当设置为“000”时为JTAG方式本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于ZYNQ的单板或多板系统，包括1个或多个ZYNQ板；其特征在于：所述ZYNQ板上包括了至少一片ZYNQ ，ZYNQ上配置了以太网控制器、DDR3控制器和QSPI FLASH控制器；所述以太网控制器通过PHY芯片或网络交换机向外至少扩展一个千兆网口；所述DDR3控制器上外挂1GB DDR3存储器；所述QSPI FLASH控制器上外挂了两片128Mb QSPI FLASH；当所述系统中只有一个ZYNQ板时，所述以太网控制器通过PHY芯片或网络交换机向外至少扩展一个千兆网口，与上位机相连；当所述系统中有多个ZYNQ板时，包括一个ZYNQ主板和多个ZYNQ从板；所述ZYNQ主板的以太网控制器通过网络交换机向外扩展多个千兆网口，分别与PC机和ZYNQ从板连接；所述ZYNQ从板的以太网控制器通过PHY芯片或网络交换机向外至少扩展一个千兆网口，与所述ZYNQ主板连接。

【技术特征摘要】
1.一种基于ZYNQ的单板或多板系统，包括1个或多个ZYNQ板；其特征在于：所述ZYNQ板上包括了至少一片ZYNQ，ZYNQ上配置了以太网控制器、DDR3控制器和QSPIFLASH控制器；所述以太网控制器通过PHY芯片或网络交换机向外至少扩展一个千兆网口；所述DDR3控制器上外挂1GBDDR3存储器；所述QSPIFLASH控制器上外挂了两片128MbQSPIFLASH；
当所述系统中只有一个ZYNQ板时，所述以太网控制器通过PHY芯片或网络交换机向外至少扩展一个千兆网口，与上位机相连；
当所述系统中有多个ZYNQ板时，包括一个ZYNQ主板和多个ZYNQ从板；所述ZYNQ主板的以太网控制器通过网络交换机向外扩展多个千兆网口，分别与PC机和ZYNQ从板连接；所述ZYNQ从板的以太网控制器通过PHY芯片或网络交换机向外至少扩展一个千兆网口，与所述ZYNQ主板连接。
2.一种基于ZYNQ的单板或多板系统在线更新方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：上位机生成需要更新的ZYNQ系统镜像文件；
步骤2：将ZYNQ板的BOOTMODE设置成QSPIFLASH方式并上电启动；
步骤3：等待ZYNQ板上电启动完成；
步骤4：上位机将ZYNQ系统镜像文...

【专利技术属性】
技术研发人员：李田，王功庆，
申请(专利权)人：中船重工武汉凌久电子有限责任公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42