基于以太网协议的安全的FPGA远程在线升级方法技术

本发明专利技术公开了基于以太网协议的安全的FPGA远程在线升级方法，通过以太网线缆对设备FPGA进行在线升级，能够适应远程操作的要求，不需要工作人员到现场进行操作，并且将EPCS存储器分为两个存储区域，分别为用于存储设备出厂默认程序的出厂程序存储区域，以及用于存储设备升级迭代版本程序的用户存储区域，若在升级过程中如出现故障，设备可自动恢复到出厂版本，并可在出厂版本下重新进行在线升级操作，大大的降低了设备的维护成本。

【技术实现步骤摘要】
基于以太网协议的安全的FPGA远程在线升级方法
本专利技术属于FPGA在线升级领域，具体涉及基于以太网协议的安全的FPGA远程在线升级方法。
技术介绍
在嵌入式系统设备中，现场可编程门阵列FPGA(FieldProgramGatesArray)因为其具备的现场可编程、硬件并行处理能力强等特点在实际的设计中得到越来越多的应用。EPCS系列存储器由于具有引脚少，掉电不丢失数据的特点，通常做为FPGA的程序存储器。目前主流的对EPCS存储器进行程序代码烧写主要有3种方式：一、通过专用仿真器通过专用JTAG插座，在专用软件仿真环境下进行烧写。采用这种方式，外在限制条件较多，在升级时通常需要打开设备外壳以连接仿真器和JTAG插座，很难适应远程在线升级的要求。二、采用ARM、单片机或其他CPU器件对EPCS存储器进行编程，如果嵌入式设备中没有此类器件，则FPGA在线升级则无法实现，同时采用这种方法，一旦在烧写EPCS过程中出现错误，则会导致FPGA无法启动。三、采用专利技术专利CN201410328099.8所述方法，存在如下弊端：1.需要先完全擦除EPCS后才能对EPCS进行烧写，如果对EPCS擦除成功后，正在烧写EPCS过程中出现故障(比如掉电)，那么FPGA下次重新启动时就无法从EPCS中获取下载文件，FPGA将无法启动，此时就只能通过JTAG方式对FPGA进行重新编程，这将增加设备的维护成本。2.串口线缆的信号传输距离不能超过100米，无法适应远程操作的要求，而人员到现场操作，同样也会增加设备的维护成本，而采用以太网协议，物理层可以通过超五类缆或光纤连接，传输距离可超过40㎞，可以适应远程升级要求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述不足，提供基于以太网协议的安全的FPGA远程在线升级方法为了达到上述目的，本专利技术包括以下步骤：步骤一，将EPCS存储器分为两个存储区域，分别为第一存储区域用于存储设备出厂默认程序的出厂程序区域，以及第二存储区域用于存储设备升级迭代版本程序的用户存储区域；步骤二，出厂程序区域和用户存储区域所需的内容烧录到EPCS中；步骤三，FPGA等待上位机启动新版本用户程序的传输流程；步骤四、上位机通知FPGA准备接收新版本用户程序；步骤五、FPGA通过网口向上位机发送文件读请求报文；步骤六、上位机收到读请求报文，给FPGA发出读请求响应报文；步骤七、FPGA通过网口向上位机发送ACK报文；步骤八、上位机收到ACK报文，将升级程序分成若干个512字节的数据段，依次将每个数据段发送给FPGA，除了最后一个数据段，其余每个数据报文长度为512字节；步骤九、FPGA接收到数据报文；步骤十、FPGA解析数据报文中的升级程序文件，并操作IP核ALTASMI_PARALLEL烧写EPCS的用户存储区域；步骤十一、FPGA判断数据报文长度是否不为512字节，如果是512字节，说明本次文件传输还未结束，则进入步骤十二。如果不是512字节，说明本次文件传输已结束，则执行步骤十四；步骤十二、FPGA通过网口向上位机发送ACK报文；步骤十三、上位机收到ACK报文，继续向FPGA发送数据报文，返回步骤十一；步骤十四、如果文件已经全部传输完毕，则FPGA和上位机结束本次文件传输；步骤十五、FPGA进行程序重新配置操作。当设备掉电重启，FPGA进行如下操作：第一步，FPGA根据默认配置自动从出厂程序存储区域加载出厂程序；第二步，出厂版本程序加载成功并正常运行后，出厂版本程序监听是否有用户版本程序，如果没有，则进入FPGA获取升级文件子流程，进行步骤三；如果有用户版本程序，则执行第三步；第三步，FPGA操作IP核ALTREMOTE_UPDATE加载用户存储区域的程序；第四步、用户程序版本若加载失败，则退回到第一步，如果加载成功，则执行第五步；第五步、FPGA按照用户版本程序进行工作，用户版本程序开启一个任务用于接收新版本的用户版本程序，当需要对用户版本程序进行升级时，进入FPGA获取升级文件子流程，进行步骤三。步骤十五中，FPGA进行程序重配置的具体方法如下：第一步、FPGA开始进行程序重新配置操作；第二步、FPGA向IP核ALTREMOTE_UPDATE写入更新application命令；第三步、FPGA向IP核ALTREMOTE_UPDATE写入下次重配置启动地址；第四步、FPGA向IP核ALTREMOTE_UPDATE写入控制字使能用户版本程序看门狗电路以及看门狗定时器时间；第五步、FPGA控制IP核ALTREMOTE_UPDATE重配置开关，完成FPGA的重配置。烧录采用JTAG方式。与现有技术相比，本专利技术通过以太网线缆对设备FPGA进行在线升级，能够适应远程操作的要求，不需要工作人员到现场进行操作，并且将EPCS存储器分为两个存储区域，分别为用于存储设备出厂默认程序的出厂程序存储区域，以及用于存储设备升级迭代版本程序的用户存储区域，若在升级过程中如出现故障，设备可自动恢复到出厂版本，并可在出厂版本下重新进行在线升级操作，大大的降低了设备的维护成本。附图说明图1为本专利技术的流程图；图2为本专利技术中设备掉电重启的流程图；图3为本专利技术中FPGA进行重配置的流程流程图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步说明。参见图1，本专利技术包括以下步骤：步骤一，将EPCS存储器分为两个存储区域，分别为第一存储区域用于存储设备出厂默认程序的出厂程序区域，以及第二存储区域用于存储设备升级迭代版本程序的用户存储区域；步骤二，采用JTAG方式将出厂程序区域和用户存储区域所需的内容烧录到EPCS中；步骤三，FPGA等待上位机启动新版本用户程序的传输流程；步骤四、上位机通知FPGA准备接收新版本用户程序；步骤五、FPGA通过网口向上位机发送文件读请求报文；步骤六、上位机收到读请求报文，给FPGA发出读请求响应报文；步骤七、FPGA通过网口向上位机发送ACK报文；步骤八、上位机收到ACK报文，将升级程序分成若干个512字节的数据段，依次将每个数据段发送给FPGA，除了最后一个数据段，其余每个数据报文长度为512字节；步骤九、FPGA接收到数据报文；步骤十、FPGA解析数据报文中的升级程序文件，并操作IP核ALTASMI_PARALLEL烧写EPCS的用户存储区域；步骤十一、FPGA判断数据报文长度是否不为512字节，如果是512字节，说明本次文件传输还未结束，则进入步骤十二。如果不是512字节，说明本次文件传输已结束，则执行步骤十四；步骤十二、FPGA通过网口向上位机发送ACK报文；步骤十三、上位机收到ACK报文，继续向FPGA发送数据报文，返回步骤十一；步骤十四、如果文件已经全部传输完毕，则FPGA和上位机结束本次文件传输；步骤十五、FPGA进行程序重新配置操作。参见图2，当设备掉电重启，FPGA进行如下操作：第一步，FPGA根据默认配置自动从出厂程序存储区域加载出厂程序；第二步，出厂版本程序加载成功并正常运行后，出厂版本程序监听是否有用户版本程序，如果没有，则进入FPGA获取升级文件子流程，进行步骤三；如果有用户版本程序，则执行第三步；第三步，FPGA操作IP核ALTREMOTE_UPDATE加载用户存储区域的程序；第四步、用户程序版本本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于以太网协议的安全的FPGA远程在线升级方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，将EPCS存储器分为两个存储区域，分别为第一存储区域用于存储设备出厂默认程序的出厂程序区域，以及第二存储区域用于存储设备升级迭代版本程序的用户存储区域；步骤二，出厂程序区域和用户存储区域所需的内容烧录到EPCS中；步骤三，FPGA等待上位机启动新版本用户程序的传输流程；步骤四、上位机通知FPGA准备接收新版本用户程序；步骤五、FPGA通过网口向上位机发送文件读请求报文；步骤六、上位机收到读请求报文，给FPGA发出读请求响应报文；步骤七、FPGA通过网口向上位机发送ACK报文；步骤八、上位机收到ACK报文，将升级程序分成若干个512字节的数据段，依次将每个数据段发送给FPGA，除了最后一个数据段，其余每个数据报文长度为512字节；步骤九、FPGA接收到数据报文；步骤十、FPGA解析数据报文中的升级程序文件，并操作IP核ALTASMI_PARALLEL烧写EPCS的用户存储区域；步骤十一、FPGA判断数据报文长度是否不为512字节，如果是512字节，说明本次文件传输还未结束，则进入步骤十二；如果不是512字节，说明本次文件传输已结束，则执行步骤十四；步骤十二、FPGA通过网口向上位机发送ACK报文；步骤十三、上位机收到ACK报文，继续向FPGA发送数据报文，返回步骤十一；步骤十四、如果文件已经全部传输完毕，则FPGA和上位机结束本次文件传输；步骤十五、FPGA进行程序重新配置操作。...

【技术特征摘要】
1.基于以太网协议的安全的FPGA远程在线升级方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，将EPCS存储器分为两个存储区域，分别为第一存储区域用于存储设备出厂默认程序的出厂程序区域，以及第二存储区域用于存储设备升级迭代版本程序的用户存储区域；步骤二，出厂程序区域和用户存储区域所需的内容烧录到EPCS中；步骤三，FPGA等待上位机启动新版本用户程序的传输流程；步骤四、上位机通知FPGA准备接收新版本用户程序；步骤五、FPGA通过网口向上位机发送文件读请求报文；步骤六、上位机收到读请求报文，给FPGA发出读请求响应报文；步骤七、FPGA通过网口向上位机发送ACK报文；步骤八、上位机收到ACK报文，将升级程序分成若干个512字节的数据段，依次将每个数据段发送给FPGA，除了最后一个数据段，其余每个数据报文长度为512字节；步骤九、FPGA接收到数据报文；步骤十、FPGA解析数据报文中的升级程序文件，并操作IP核ALTASMI_PARALLEL烧写EPCS的用户存储区域；步骤十一、FPGA判断数据报文长度是否不为512字节，如果是512字节，说明本次文件传输还未结束，则进入步骤十二；如果不是512字节，说明本次文件传输已结束，则执行步骤十四；步骤十二、FPGA通过网口向上位机发送ACK报文；步骤十三、上位机收到ACK报文，继续向FPGA发送数据报文，返回步骤十一；步骤十四、如果文件已经全部传输完毕，则FPGA和上位机结束本次文件传输；步骤十五、FPGA进行程序重新配置操作。2.根据权利要求1所述的基于以...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄成，
申请(专利权)人：大唐电信成都信息技术有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51