CN104035794B - 一种实现逻辑器件固件升级的方法及装置 - Google Patents

一种实现逻辑器件固件升级的方法及装置 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种实现逻辑器件固件升级的方法及系统，包括：当控制器接收到CPLD固件升级的升级命令和升级文件时，将固件升级文件的JTAG时序电平信息转换为相应的IIC控制指令信息，并发送至背板；通过背板将IIC控制指令信息发送至所有板卡，根据各板卡的槽位号地址与该板卡的CPLD的虚拟JTAG端口的映射关系、对相应的板卡的槽位号地址与该板卡的CPLD的虚拟JTAG端口的IIC控制指令进行过滤；将IIC控制指令转换为相应的输入输出IO电平以完成CPLD升级。本申请通过采用控制器将固件升级文件的JTAG时序电平转换为与JTAG时序电平相对应的IIC控制指令，并将IIC控制指令通过数据线和时钟线经由IIC传输到相应的需要升级的CPLD的虚拟JTAG端口上，转换为相应的IO电平并写入CPLD，完成固件升级。

Description

一种实现逻辑器件固件升级的方法及装置
技术领域
本发明涉及数字电子技术领域，尤指一种实现逻辑器件固件升级的方法及装置。
背景技术
复杂可编程逻辑器件(CPLD)是一种在工业控制、通信设备、消费电子等多个领域得到普遍应用的技术。目前，在大部分通信设备或工控设备中CPLD的设计多为机框插卡的类型，且通常的板卡一般都设计有CPLD。传统的CPLD只能进行一次固件程序烧写。随着技术水平的提高，出现了一些CPLD在线升级固件的方法，实现在无需人为触碰设备的条件下，对设备中的CPLD固件进行维护和升级。
目前的CPLD固件升级方式主要包含以下两种：一种为模拟联合测试行动小组(JTAG)升级，主要通过控制器，如CPU或微控制单元(MCU)等使用通用输入输出(GPIO)口写入模拟JTAG时序，对板卡上的CPLD进行升级；另一种是利用CPLD上原有的辅助升级端口，如串行外围设备接口(SPI)、集成电路总线IIC等，通过与控制器对应的接口对其进行烧录并升级。
虽然采用上述两种方式可以进行CPLD固件升级，但是，在机框插卡式环境中采用这两种固件升级方法，存在一定的局限性。例如，采用模拟JTAG的固件升级方式，对于要升级的某个处于机框中业务卡上的CPLD需要通过以下步骤：首先，要使该单板上的控制器获得CPLD的固件；再由控制器烧录控制器板卡上的CPLD逻辑。然而，机框类设备通常只有一个管理口同外界相连，而且仅存于主控盘或网管盘等某一固定位置。因此要实现固件升级，就需要用户先将待升级的CPLD固件传输到主控盘或网管盘上的控制器，通过主控盘或网管盘的控制器将CPLD所在固件下发到待升级业务卡上的控制器，最后由业务卡上的控制器对固件上的CPLD进行升级。如果采用JTAG升级的进行直接升级，各业务卡上的CPLD的升级通道(JTAG等)都直接连至主控盘或网管盘，虽然升级控制非常简洁，但在背板、控制卡上就要多出许多控制线，以10槽位机框而言，如果JTAG通道由主控连到各个单板则会增加40根连线，会需要多增加连接器甚至印制电路板(PCB)层数，这都是不可忍受的。对于第二种升级方式，由于采用原有的辅助升级端口与控制器连接在进行升级文件烧写，由于每个板卡的辅助升级端口无法统一，因此需要每一次升级时获取相应的物理端口才可以进行升级，其使用范围太窄，过程繁琐。
综上所述，目前实现CPLD固件升级的方法过程繁琐；对于没有控制器的业务板卡上的CPLD，则无法进行升级。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明公开了一种实现逻辑器件固件升级的方法及装置。能够简单完成CPLD固件升级，并降低固件升级的难度。
本申请提供一种实现逻辑器件固件升级的方法，包括：
当控制器接收到复杂可编程逻辑器件CPLD固件升级的升级命令和升级文件时，将固件升级文件的联合测试行动小组JTAG时序电平信息转换为相应的集成电路总线IIC控制指令信息，并发送至背板；
通过背板将IIC控制指令信息发送至所有板卡，根据各板卡的槽位号地址与该板卡的CPLD的虚拟JTAG端口的映射关系、对相应的板卡的槽位号地址与该板卡的CPLD的虚拟JTAG端口的IIC控制指令进行过滤；
各CPLD虚拟JTAG端口接收过滤后的IIC控制指令后，将IIC控制指令转换为相应的输入输出IO电平并写入CPLD以完成升级。
进一步地，该方法之前还包括：预先建立各板卡的CPLD的虚拟JTAG端口与背板通过槽位号地址进行通信连接；
预先设置各板卡的CPLD的虚拟JTAG端口与各槽位号地址的映射关系。
进一步地，该方法还包括：进行固件升级时，进行数据备份；当出现升级错误时，通过备用数据进行固件升级。
进一步地，所述根据各板卡的槽位号地址与该板卡的CPLD的虚拟JTAG端口的映射关系、对相应的板卡的槽位号地址与该板卡的CPLD的虚拟JTAG端口的IIC控制指令进行过滤具体包括：当各板卡上只有一个CPLD时，根据各板卡的槽位号地址与该板卡的CPLD的虚拟JTAG端口的映射关系、对相应的板卡的槽位号地址与该板卡的CPLD的虚拟JTAG端口的IIC控制指令进行过滤；
当板卡上包含多于一个CPLD时，根据各板卡的槽位号地址与该板卡的各CPLD的虚拟JTAG端口的映射关系、对相应的板卡的槽位号地址与该板卡的各CPLD的虚拟JTAG端口的IIC控制指令进行过滤。
进一步地，所述虚拟JTAG端口将过滤后的IIC控制指令转换为相应的输入输出IO电平包括：虚拟JTAG端口将IIC控制指令通过IIC转通用输入输出GPIO芯片转换为相应的输入输出IO电平。
另一方面，本申请还提供一种实现逻辑器件固件升级的装置，包括：控制器、背板和板卡；其中，
控制器包含升级信息获取模块、升级文件转换模块；其中，
升级信息获取模块，用于接收复杂可编程逻辑器件CPLD固件升级的升级命令和升级文件；
升级文件转换模块，用于将固件升级文件的虚拟联合测试行动小组JTAG时序电平信息转换为集成电路总线IIC控制指令信息，并发送至背板；
背板包含：与各板卡对应的槽位号模块，用于接收IIC控制指令后，根据各板卡的槽位号地址与该板卡的CPLD的虚拟JTAG端口的映射关系、对相应的板卡的槽位号地址与该板卡的CPLD的虚拟JTAG端口的对IIC控制指令进行过滤，以提供给各板卡相应的IIC控制指令；
板卡包含虚拟JTAG端口，用于将接收过滤后的IIC控制指令转换为的输入输出(IO)电平，以写入CPLD完成升级。
进一步地，该装置还包括映射通信模块，用于预先建立各板卡的CPLD的虚拟JTAG端口与背板通过槽位号地址进行通信连接；
预先设置各板卡的CPLD的虚拟JTAG端口与槽位号地址的映射关系。
进一步地，该装置还包括：备用控制器，用于进行固件升级时，对控制器进行数据备份，当出现固件升级错误时，备用控制器采用备用的数据对CPLD进行固件升级。
进一步地，与各板卡对应的槽位号模块具体用于：接收IIC控制指令后，
当板卡上只有一个CPLD时，根据各板卡的槽位号地址与该板卡的CPLD的虚拟JTAG端口的映射关系、对相应的板卡的槽位号地址与该板卡的CPLD的虚拟JTAG端口的对IIC控制指令进行过滤；
当板卡上包含多于一个CPLD时，根据各板卡的槽位号地址与该板卡的各CPLD的虚拟JTAG端口的映射关系、对相应的板卡的槽位号地址与该板卡的各CPLD的虚拟JTAG端口的IIC控制指令进行过滤。
进一步地，虚拟JTAG端口具体用于：将过滤后的IIC控制指令通过IIC转通用输入输出GPIO芯片转换为相应的输入输出IO电平，以写入CPLD完成升级。
本申请技术方案包括：当控制器接收到复杂可编程逻辑器件(CPLD)固件升级的升级命令和升级文件时，将固件升级文件的联合测试行动小组(JTAG)时序电平信息转换为相应的集成电路总线(IIC)控制指令信息，并发送至背板；通过背板将IIC控制指令信息发送至所有板卡，根据各板卡的槽位号地址与该板卡的CPLD的虚拟JTAG端口的映射关系、对相应的板卡的槽位号地址与该板卡的CPLD的虚拟JTAG端口的IIC控制指令进行过滤；具体为，该IIC指令信息包含待发送至对应板卡的槽位号信息以及该板卡的虚拟JTAG端口信息，通过各板卡的CPLD的虚拟JTAG端口以及槽位号地址与该IIC信息中的槽位号信息以及虚拟JTAG端口信息的映射关系对IIC控制指令进行过滤；各CPLD虚拟JTAG端口接收过滤后的IIC控制指令后，将IIC控制指令转换为相应的输入输出IO电平并写入CPLD以完成升级。本申请通过采用控制器将固件升级文件的JTAG时序电平转换为与JTAG时序电平相对应的IIC控制指令，并将IIC控制指令通过数据线和时钟线经由IIC传输到相应的需要升级的CPLD的虚拟JTAG端口上，转换为相应的IO电平并写入CPLD，完成固件升级。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实现逻辑器件固件升级的方法的流程图；
图2为本发明实现逻辑器件固件升级的装置的结构框图。
具体实施方式
图1为本发明实现逻辑器件固件升级的方法的流程图，如图1所示，包括：
步骤100、当控制器接收到复杂可编程逻辑器件(CPLD)固件升级的升级命令和升级文件时，将固件升级文件的联合测试行动小组(JTAG)时序电平信息转换为相应的集成电路总线(IIC)控制指令信息，并发送至背板。
需要说明的是，进行固件升级的控制器主要位于主控盘或网管盘上。将固件升级文件的JTAG时序电平信息转换为相应的IIC控制指令，是本发明为实现升级，进行升级文件内容在IIC传输的重要过程，通过转换为IIC控制指令后，进行信息传输只需要在背板、板卡等相应为通信路径上增加数据线和时钟线，因此大大降低了固件升级布线的复杂程度。
另外，固件升级文件是包括进行CPLD升级的JTAG端口的相应电平的逻辑电平信息，通过固件升级文件的逻辑电平烧写，实现固件不同模块的工作程序烧写，通过将JTAG端口时序电平转换为IIC控制指令可以实现利用IIC进行升级文件内容的传输，表1为JTAG端口时序电平与IIC控制指令的映射关系表，如表1所示，包括CPLD固件升级的所有电平信号种类：
JTAG时序电平 IIC控制指令
JTAG端口TCK信号拉高 IIC控制指令1
JTAG端口TCK信号置低 IIC控制指令2
JTAG端口TMS信号拉高 IIC控制指令3
JTAG端口TMS信号置低 IIC控制指令4
JTAG端口TDO信号拉高 IIC控制指令5
JTAG端口TDO信号置低 IIC控制指令6
JTAG端口TDI电平读取 IIC控制指令7
表1
步骤101、通过背板将IIC控制指令信息发送至所有板卡，根据各板卡的槽位号地址与该板卡的CPLD的虚拟JTAG端口的映射关系、对相应的板卡的槽位号地址与该板卡的CPLD的虚拟JTAG端口的IIC控制指令进行过滤。
本步骤中，根据各板卡的槽位号地址与该板卡的CPLD的虚拟JTAG端口的映射关系、对相应的板卡的槽位号地址与该板卡的CPLD的虚拟JTAG端口的IIC控制指令进行过滤具体包括：当各板卡上只有一个CPLD时，根据各板卡的槽位号地址与该板卡的CPLD的虚拟JTAG端口的映射关系、对相应的板卡的槽位号地址与该板卡的CPLD的虚拟JTAG端口的IIC控制指令进行过滤；
当板卡上包含多于一个CPLD时，根据各板卡的槽位号地址与该板卡的各CPLD的虚拟JTAG端口的映射关系、对相应的板卡的槽位号地址与该板卡的各CPLD的虚拟JTAG端口的IIC控制指令进行过滤。
需要说明的是，现有的固件升级装置中，已经包含有槽位号单元，通过槽位号单元可以实现对CPLD位置的标识，因此本发明通过槽位号的标识与各虚拟JTAG端口形成映射关系，用于进行固件升级时，将固件升级文件转换为IIC控制指令后，根据槽位号地址对IIC控制指令进行过滤后，传输到进行固件升级的CPLD的相应的位置。这里通过槽位号地址对IIC控制指令进行过滤属于本领域技术人员常用的技术手段，在此不再赘述。
步骤102、各CPLD虚拟JTAG端口接收过滤后的IIC控制指令后，将IIC控制指令转换为相应的输入输出IO电平并写入CPLD以完成升级。
本步骤中，虚拟JTAG端口将IIC控制指令转换为相应的输入输出IO电平包括：虚拟JTAG端口将IIC控制指令通过IIC转通用输入输出GPIO芯片转换为相应的输入输出IO电平。
需要说明的是，将固件升级指令转换为IIC控制指令后，通过虚拟JTAG端口将IIC控制指令转换为IO电平，这里虚拟JTAG端口，是通过IIC接口扩展出的一个用于接收代表JTAG高低电平的IIC控制指令，并将IIC控制指令转换为代表JTAG时序的IO高低电平输出的虚拟接口，通过虚拟JTAG端口，接收IIC控制指令时，转换为代表JTAG时序的IO高低电平后输出到CPLD相应的管脚位置进行CPLD写入，从而完成CPLD的固件升级。
在进行CPLD固件升级时，在通过IIC进行IIC控制指令传输后，需要将IIC控制指令转换为CPLD固件升级的电平信号，表2为IIC控制指令转换为CPLD固件升级的电平信号，其具体对应关系如下：
表2
本发明方法之前还包括：预先建立板卡的CPLD的虚拟JTAG端口与背板通过槽位号地址进行通信连接；
预先设置各板卡的CPLD的虚拟JTAG端口与槽位号地址的映射关系。
需要说明的是，由于每一个CPLD的虚拟JTAG端口在IIC上映射成不同的地址，因此无论是单个板卡上有一个CPLD需要进行升级，还是单个板卡上有多个CPLD需要进行升级，主控盘或网管盘上的控制器都可以按照需求进行一个或多个CPLD固件升级。
本发明方法还包括：进行固件升级时，进行数据备份；当出现升级错误时，通过备用数据进行固件升级。
需要说明的是，进行数据备份即设置相应的备用的主控盘或网管盘，通过设置备用控制器，在烧录失败的情况下仍然可以多次烧写，这一点不同于传统方法。传统方法通常板卡上的控制器(CPU或MCU)与CPLD间配合紧密，复位和启动选择等一些重要功能控制器都要依赖于CPLD，一旦CPLD出现升级异常，很有可能导致板卡上控制器无法正常工作，这样板卡就彻底瘫痪了。通过备用控制器在与升级的控制器的CPLD无任何关系，所以升级失败后可以进行多次重复升级，不会造成系统瘫痪。
对于主控盘或网管盘上CPLD的升级方法，可以采用双主控的方式互为备份，互相给对方升级来达到系统高稳定性的目的。具体为，当主盘的CPLD升级失败后，导致板卡工作异常，自动降为从盘，放弃IIC升级接口的控制权，原来为从盘的板卡晋升为主盘，接管IIC升级总线，可以对升级失败的板卡进行重复升级，不会造成系统瘫痪。
图2为本发明实现逻辑器件固件升级的装置的结构框图，如图2所示，包括：控制器、背板和板卡；其中，
控制器包含升级信息获取模块、升级文件转换模块；其中，
升级信息获取模块，用于接收复杂可编程逻辑器件CPLD固件升级的升级命令和升级文件；
升级文件转换模块，用于将固件升级文件的虚拟联合测试行动小组(JTAG)时序电平信息转换为集成电路总线(IIC)控制指令信息，并发送至背板；
背板包含：与各板卡对应的槽位号模块，用于接收IIC控制指令后，根据各板卡的槽位号地址与该板卡的CPLD的虚拟JTAG端口的映射关系、对相应的板卡的槽位号地址与该板卡的CPLD的虚拟JTAG端口的对IIC控制指令进行过滤，以提供给各板卡相应的IIC控制指令。
与各板卡对应的槽位号模块具体用于：接收IIC控制指令后，
当板卡上只有一个CPLD时，根据各板卡的槽位号地址与该板卡的CPLD的虚拟JTAG端口的映射关系、对相应的板卡的槽位号地址与该板卡的CPLD的虚拟JTAG端口的对IIC控制指令进行过滤；
当板卡上包含多于一个CPLD时，根据各板卡的槽位号地址与该板卡的各CPLD的虚拟JTAG端口的映射关系、对相应的板卡的槽位号地址与该板卡的各CPLD的虚拟JTAG端口的IIC控制指令进行过滤。
虚拟JTAG端口，用于将接收过滤后的IIC控制指令转换为的输入输出(IO)电平，以写入CPLD完成升级。
虚拟JTAG端口具体用于：将接收过滤后的IIC控制指令通过IIC转通用输入输出GPIO芯片转换为相应的输入输出IO电平，以写入CPLD完成升级。
需要说明的是，由于通过背板与各板卡相应的槽位号地址对IIC控制指令进行过滤，因此，每个板卡接收的IIC控制指令，应当是只包含用于该板卡固件升级所需要的IIC控制指令，通过转换为相应的CPLD升级所需的IO电平，进入数据写入后，完成CPLD的固件升级。
本发明装置还包括映射通信模块，用于预先建立各板卡的CPLD的虚拟JTAG端口与背板通过槽位号地址进行通信连接；
预先设置与各板卡的CPLD的虚拟JTAG端口与槽位号地址的映射关系。
本发明装置还包括：备用控制器，用于进行固件升级时，对控制器进行数据备份，当出现固件升级错误时，备用控制器采用备用的数据对CPLD进行固件升级。
虽然本申请所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本申请而采用的实施方式，并非用以限定本申请。任何本申请所属领域内的技术人员，在不脱离本申请所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本申请的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种实现逻辑器件固件升级的方法，其特征在于，包括：
当控制器接收到复杂可编程逻辑器件CPLD固件升级的升级命令和升级文件时，将固件升级文件的联合测试行动小组JTAG时序电平信息转换为相应的集成电路总线IIC控制指令信息，并发送至背板；
通过背板将IIC控制指令信息发送至所有板卡，根据各板卡的槽位号地址与该板卡的CPLD的虚拟JTAG端口的映射关系、对相应的板卡的槽位号地址与该板卡的CPLD的虚拟JTAG端口的IIC控制指令进行过滤；
各CPLD虚拟JTAG端口接收过滤后的IIC控制指令后，将IIC控制指令转换为相应的输入输出IO电平并写入CPLD以完成升级。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法之前还包括：预先建立各板卡的CPLD的虚拟JTAG端口与背板通过槽位号地址进行通信连接；
预先设置各板卡的CPLD的虚拟JTAG端口与各槽位号地址的映射关系。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，该方法还包括：进行固件升级时，进行数据备份；当出现升级错误时，通过备用数据进行固件升级。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据各板卡的槽位号地址与该板卡的CPLD的虚拟JTAG端口的映射关系、对相应的板卡的槽位号地址与该板卡的CPLD的虚拟JTAG端口的IIC控制指令进行过滤具体包括：当各板卡上只有一个CPLD时，根据各板卡的槽位号地址与该板卡的CPLD的虚拟JTAG端口的映射关系、对相应的板卡的槽位号地址与该板卡的CPLD的虚拟JTAG端口的IIC控制指令进行过滤；
当板卡上包含多于一个CPLD时，根据各板卡的槽位号地址与该板卡的各CPLD的虚拟JTAG端口的映射关系、对相应的板卡的槽位号地址与该板卡的各CPLD的虚拟JTAG端口的IIC控制指令进行过滤。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述虚拟JTAG端口将过滤后的IIC控制指令转换为相应的输入输出IO电平包括：虚拟JTAG端口将IIC控制指令通过IIC转通用输入输出GPIO芯片转换为相应的输入输出IO电平。
6.一种实现逻辑器件固件升级的装置，其特征在于，包括：控制器、背板和板卡；其中，
控制器包含升级信息获取模块、升级文件转换模块；其中，
升级信息获取模块，用于接收复杂可编程逻辑器件CPLD固件升级的升级命令和升级文件；
升级文件转换模块，用于将固件升级文件的虚拟联合测试行动小组JTAG时序电平信息转换为集成电路总线IIC控制指令信息，并发送至背板；
背板包含：与各板卡对应的槽位号模块，用于接收IIC控制指令后，根据各板卡的槽位号地址与该板卡的CPLD的虚拟JTAG端口的映射关系、对相应的板卡的槽位号地址与该板卡的CPLD的虚拟JTAG端口的对IIC控制指令进行过滤，以提供给各板卡相应的IIC控制指令；
板卡包含虚拟JTAG端口，用于将接收过滤后的IIC控制指令转换为的输入输出(IO)电平，以写入CPLD完成升级。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，该装置还包括映射通信模块，用于预先建立各板卡的CPLD的虚拟JTAG端口与背板通过槽位号地址进行通信连接；
预先设置各板卡的CPLD的虚拟JTAG端口与槽位号地址的映射关系。
8.根据权利要求6或7所述的装置，其特征在于，该装置还包括：备用控制器，用于进行固件升级时，对控制器进行数据备份，当出现固件升级错误时，备用控制器采用备用的数据对CPLD进行固件升级。
9.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述与各板卡对应的槽位号模块具体用于：接收IIC控制指令后，
当板卡上只有一个CPLD时，根据各板卡的槽位号地址与该板卡的CPLD的虚拟JTAG端口的映射关系、对相应的板卡的槽位号地址与该板卡的CPLD的虚拟JTAG端口的对IIC控制指令进行过滤；
当板卡上包含多于一个CPLD时，根据各板卡的槽位号地址与该板卡的各CPLD的虚拟JTAG端口的映射关系、对相应的板卡的槽位号地址与该板卡的各CPLD的虚拟JTAG端口的IIC控制指令进行过滤。
10.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述虚拟JTAG端口具体用于：将过滤后的IIC控制指令通过IIC转通用输入输出GPIO芯片转换为相应的输入输出IO电平，以写入CPLD完成升级。
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