CN104536774B - 芯片软件烧录方法 - Google Patents

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Abstract

本发明为芯片软件烧录方法，解决巳有方法生产工时长，成本高的问题。通过SPI或I2C总线连接外部存储器至芯片，芯片上电时通过SPI或I2C总线加载应用程序，加载成功后运行应用程序，其特征在于所述芯片为现场可编程门阵列芯片FPGA（Field Programmable Gate Array），所述外部存储器为USB芯片，USB芯片在ROM（只读内存）存储上内置有Bootloader程序，同时内置配SRAM（静态随机存储器）用于写入应用程序，USB芯片引导模式配置为通过USB接口引导，当SRAM没有写入应用程序时，USB芯片从ROM中的Bootloader引导，否则从SRAM存储区引导，整个过程需要从上位机端配置FPGA、USB芯片，共需要一个FPGA应用程序、USB应用程序和一个USB芯片临时升级程序。

Description

芯片软件烧录方法
技术领域：
本发明与芯片软件引导方法有关。
背景技术：
目前芯片引导方式一般有三种：一、外部存储器引导，即把应用程序烧入外部存储器，然后通过SPI或I2C总线连接外部存储器至芯片，芯片上电时通过SPI或I2C总线加载应用程序，加载成功后运行应用程序；二、芯片内部闪存（Flash）引导，即把应用程序烧入芯片内部闪存，芯片上电时，从内部闪存开始运行应用程序；三、芯片内部随机存储器（RAM）引导，即芯片上电时，首先把应用程序烧入芯片RAM，烧入完成后芯片从RAM处执行应用程序。对于一些USB芯片，还可以通过USB接口引导，如赛普拉斯公司生产的CYUSB3014。
目前广泛使用的是通过外部存储器引导芯片，即把应用程序烧入外部存储器。如果产品含有两个需要烧入应用程序的芯片，如图1所示，则需要两个存储器。
生产时，通过专门的烧录芯片（或叫编程器）烧入应用程序，如烧写NAND Flash的西尔特SUPERPRO/7100烧录器，这样一要消耗生产工时，二增加了两块存储器的成本。
发明内容：
本发明的目的是提供一种生产方便，无需烧录器进行专门烧录，成本低的芯片软件烧录方法。
本发明是这样实现的：
芯片软件烧录方法，上位机通过USB连接线与USB芯片连接，USB芯片通过 SPI或I2C总线连接FPGA芯片，USB芯片上电时通过SPI或I2C总线加载FPGA应用程序，加载成功后运行应用程序， USB芯片在ROM内置有Bootloader程序，同时内置SRAM用于写入USB应用程序，USB芯片引导模式配置为通过USB接口引导，当SRAM没有写入USB应用程序时，USB芯片从ROM中的Bootloader程序引导，否则从SRAM存储区引导，整个过程需要从上位机端配置FPGA、USB芯片，共需要一个FPGA应用程序、USB应用程序和一个USB芯片临时升级程序，如果选用USB芯片从SRAM引导，USB芯片和FPGA芯片必须首先通过JLink工具把应用程序写入其SRAM中，然后才能引导，重新上电时需要再次通过JLink工具写入应用程序，具体操作步骤为：
1）启动上位机软件，上位机侦测USB芯片是否启动；
2）USB芯片上电，USB 芯片启动Bootloader程序，并同时向上位机发送USB芯片描述符，
3）上位机侦测到USB芯片，获取到USB芯片描述符，判断USB芯片描述符是否为Bootloader程序的USB芯片描述符；
4）上位机判断是Bootloader程序的USB芯片描述符，通过USB连接线向Bootloader程序发送USB芯片临时升级程序；如果不是，则可能为USB芯片临时升级程序或USB芯片应用程序，转到步骤9）执行；
5）Bootloader程序接收到USB芯片临时升级程序，写入USB芯片的SRAM内；
6）上位机发送从SRAM启动命令，Bootloader程序从SRAM启动USB芯片临时升级程序；
7）USB芯片启动临时升级程序后，准备接收FPGA芯片应用程序和USB芯片应用程序，并同时向上位机发送FPGA芯片和USB芯片描述符；
8）上位机转到步骤3）开始执行；
9）上位机向USB芯片发送FPGA应用程序，并等待响应，响应成功则转到步骤11）执行，否则转到步骤16）执行，判断为已经正常启动USB应用程序；
10）USB芯片接收到FPGA应用程序，配置FPGA芯片，并同时发送升级响应；
11）上位机向USB芯片发送USB应用程序。
12）USB芯片临时升级程序接收到USB应用程序，写入SRAM；
13）上位机发送启动USB应用程序命令；
14）USB芯片临时升级程序启动USB应用程序；
15）USB应用程序向上位机发送芯片描述符，上位机转到步骤3）执行；
16）USB芯片应用程序启动完成。
本发明对含有两个需要配置芯片的芯片，通过USB直接烧录芯片1和芯片2，完全去掉了USB芯片和FPGA芯片的外部存储配置芯片，直接通过上位机软件和一个USB芯片临时升级程序就可实现对FPGA和USB芯片的配置。其优点如下：
一、生产方便，无需烧录器进行专门烧录；
二、减少了两块闪存的成本。
附图说明：
图1为己有芯片引导方式示意图。
图2为本发明的系统原理图。
图3为软件烧录流程图。
具体实施方式：
如图2所示，FPGA芯片为现场可编程门阵列芯片（Field Programmable GateArray），USB芯片由芯片生产商在ROM（只读内存）存储上内置有Bootloader程序，同时内置SRAM（静态随机存储器）用于写入应用程序。USB芯片引导模式配置为通过USB接口引导，当SRAM没有写入程序时，USB芯片从ROM中的Bootloader程序引导，否则从SRAM存储区引导。整个过程需要从电脑端配置FPGA芯片、USB芯片，共需要一个FPGA应用程序、一个USB应用程序和一个USB芯片临时升级程序。如果选用芯片从SRAM引导，USB芯片和FPGA芯片必须首先通过JLink工具把应用程序写入SRAM中，然后才能引导，重新上电时需要再次通过JLink工具写入应用程序。
具体操作步骤为：
1）启动上位机软件，上位机侦测USB芯片是否启动；
2）USB芯片上电，USB 芯片启动Bootloader程序，并同时向上位机发送USB芯片描述符（USB芯片描述符是由USB通信协议规定的，可以通过它判断当前USB芯片类型、厂商）；
3）上位机侦测到USB芯片，获取到USB芯片描述符，判断USB芯片描述符是否为Bootloader程序的USB芯片描述符；
4）上位机判断是Bootloader程序的USB芯片描述符，通过USB线向Bootloader程序发送USB芯片临时升级程序；如果不是，则可能为USB芯片临时升级程序或USB芯片应用程序，转到步骤9）执行；
5）、Bootloader程序接收到USB芯片临时升级程序，写入USB芯片的SRAM内；
6）上位机发送从SRAM启动命令，Bootloader程序从SRAM启动USB芯片临时升级程序；
7）USB芯片启动临时升级程序后，准备接收FPGA芯片应用程序和USB芯片用程序，并同时向上位机发送FPGA芯片和USB芯片描述符；
8）上位机转到步骤3）开始执行；
9）上位机向USB芯片发送FPGA应用程序，并等待响应，响应成功则转到步骤11）执行，否则转到步骤16）执行（判断为已经正常启动USB应用程序）；
10）USB芯片接收到FPGA应用程序，配置FPGA芯片，并同时发送升级响应；
11）上位机向USB芯片发送USB应用程序。
12）USB芯片临时升级程序接收到USB应用程序，写入SRAM；
13）上位机发送启动USB应用程序命令；
14）USB芯片临时升级程序启动USB应用程序；
15）USB应用程序向上位机发送芯片描述符，上位机转到步骤3）执行；
16）USB芯片应用程序启动完成。
使用本发明，完全去掉了USB芯片和FPGA芯片的外部存储配置芯片，直接通过上位机软件和一个临时升级程序就可实现对FPGA和USB芯片的配置。
在一款视频采集卡芯片上按照上述步骤，通过上位机软件和一个USB芯片临时升级程序，完全实现了对USB、FPGA芯片的配置。USB芯片选用了赛普拉斯（Cypress）公司生产的CYUSB3014芯片， FPGA芯片选用了Xilinx公司生产的XC6SLX9—2FTG256C芯片。

Claims (1)

1.芯片软件烧录方法，其特征在于上位机通过USB连接线与USB芯片连接，USB芯片通过SPI或I2C总线连接FPGA芯片，USB芯片上电时通过SPI或I2C总线加载FPGA应用程序，加载成功后运行应用程序， USB芯片在ROM内置有Bootloader程序，同时内置SRAM用于写入USB应用程序，USB芯片引导模式配置为通过USB接口引导，当SRAM没有写入USB应用程序时，USB芯片从ROM中的Bootloader程序引导，否则从SRAM存储区引导，整个过程需要从上位机端配置FPGA、USB芯片，共需要一个FPGA应用程序、USB应用程序和一个USB芯片临时升级程序，如果选用USB芯片从SRAM引导，USB芯片和FPGA芯片必须首先通过JLink工具把应用程序写入其SRAM中，然后才能引导，重新上电时需要再次通过JLink工具写入应用程序，具体操作步骤为：
1）启动上位机软件，上位机侦测USB芯片是否启动；
2）USB芯片上电，USB 芯片启动Bootloader程序，并同时向上位机发送USB芯片描述符，
3）上位机侦测到USB芯片，获取到USB芯片描述符，判断USB芯片描述符是否为Bootloader程序的USB芯片描述符；
4）上位机判断是Bootloader程序的USB芯片描述符，通过USB连接线向Bootloader程序发送USB芯片临时升级程序；如果不是，则可能为USB芯片临时升级程序或USB芯片应用程序，转到步骤9）执行；
5）Bootloader程序接收到USB芯片临时升级程序，写入USB芯片的SRAM内；
6）上位机发送从SRAM启动命令，Bootloader程序从SRAM启动USB芯片临时升级程序；
7）USB芯片启动临时升级程序后，准备接收FPGA芯片应用程序和USB芯片应用程序，并同时向上位机发送FPGA芯片和USB芯片描述符；
8）上位机转到步骤3）开始执行；
9）上位机向USB芯片发送FPGA应用程序，并等待响应，响应成功则转到步骤11）执行，否则转到步骤16）执行，判断为已经正常启动USB应用程序；
10）USB芯片接收到FPGA应用程序，配置FPGA芯片，并同时发送升级响应；
11）上位机向USB芯片发送USB应用程序；
12）USB芯片临时升级程序接收到USB应用程序，写入SRAM；
13）上位机发送启动USB应用程序命令；
14）USB芯片临时升级程序启动USB应用程序；
15）USB应用程序向上位机发送芯片描述符，上位机转到步骤3）执行；
16）USB芯片应用程序启动完成。
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