CN106130771B - 一种基于带内以太网络在线升级flash的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于带内以太网络在线升级FLASH的方法。本发明中整个系统分为主控设备和子卡设备，子卡设备配置内部唯一MAC标识。升级FLASH所需文件，或由云端平台传输到主控设备，或直接存储于主控设备。主控设备与子卡设备使用带内以太网络交互通信，访问位于子卡设备的FLASH芯片，子卡设备回传FLASH信息以及升级状态等数据。交互信息通过标准以太网二层数据帧实现，兼容性、可升级性良好。本发明对于连接在带内网络的不同设备的FLASH，实现交互操作，同时支持自动在线升级，并重新加载设备FLASH中数据，更新设备部分或全部功能，可进一步扩展至云端远程操作，方便灵活的完成设备固件升级及运营维护。

Description

一种基于带内以太网络在线升级FLASH的方法

技术领域

本发明属于通信技术领域，具体是以太网数据通信技术领域，涉及一种基于带内以太网络的数据传输以及升级FLASH(闪存)的方法，具体为使用带内以太网络通道，完成主机与FLASH芯片的交互通信，从而实现FLASH芯片的在线升级，并重新加载数据，更新设备功能。

背景技术

FLASH是存储芯片的一种，通过特定的程序可以修改里面的数据。FLASH在电子以及半导体领域内往往表示Flash Memory，即平时所说的“闪存”，全名叫FLASH EEPROMMEMORY。通信领域中，FLASH用于提供永久存储功能，主要用于交换和路由设备保存配置文件和系统文件。FLASH架构设备不但能够快速恢复业务，还可为设备的升级维护提供方便、快捷的方式的配置方式。早期的FLASH器件所保存的程序是无法被用户直接读出或修改的，一般情况下是没有必要对其进行升级操作，而随着信息时代的来临，厂商的设计很难全面的满足客户需求，更多的厂商把升级FLASH提供更多更新的功能,做为附加值来提供给用户。而且实际网络应用中，维护，升级FLASH中的配置，可实现多种灵活、快捷的处理模式，如使用FTP、TFTP(文本传输协议)升级或远程恢复、重新加载数据文件等，在线升级FLASH已经成为通信设备必要的主流操作模式，而且会向更广泛，更灵活的方向发展。本发明实现带内以太网络在线升级FLASH的方法，提供灵活、可变的处理模式，以及多样化的芯片支持，可为通信设备提供高效、可靠的运维操作。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于带内以太网络在线升级FLASH的方法。

本发明属于以太网数据通信网络，对于连接在带内网络的不同设备的FLASH，实现交互操作，包括型号识别、状态读取、擦除、编程、校验等基本功能，同时支持自动在线升级，并重新加载设备FLASH中数据，更新设备部分或全部功能，可进一步扩展至云端远程操作，方便灵活的完成设备固件升级及运营维护。

为实现上述发明目的，采用的技术路线如下：

整个系统分为主控设备和子卡设备，主控设备通过背板总线挂载多个子卡设备，子卡设备配置内部唯一MAC标识。升级FLASH所需文件，或由云端平台传输到主控设备，或直接存储于主控设备。主控设备与子卡设备使用带内以太网络交互通信，访问位于子卡设备的FLASH芯片，子卡设备回传FLASH信息以及升级状态等数据。交互信息通过标准以太网二层数据帧实现，兼容性、可升级性良好。

本发明的具体步骤是：

步骤1、主控设备接收云端平台指令，由云网络获取升级文件或使用本机存储升级文件，向子卡设备发送升级状态命令，子卡设备接收并解析命令，设置进入升级模式，并返回状态到主控设备；

步骤2、主控设备向子卡设备发送获取FLASH信息命令，子卡设备返回FLASH ID、芯片容量、芯片状态等数据。如果连续n次获取失败，则结束升级模式，返回错误信息到上层设备或云端平台，n≥3；

步骤3、主控设备向子卡设备发送擦除FLASH命令，子卡设备返回操作状态信息，并擦除FLASH；

步骤4、主控设备间隔m秒连续向子卡设备发送查询FLASH状态命令，子卡设备返回FLASH状态信息，FLASH忙标记消除后，表示擦除成功，m≥3；如果连续k次获取信息，FLASH均处于忙状态，则结束升级模式，返回错误信息到上层设备或云端平台，k＝10～100；

步骤5、主控设备读取FLASH升级文件，分别为净荷512字节的数据帧连续发送到子卡设备，子卡设备解析缓存数据帧，并将净荷数据写入FLASH，返回操作状态到主控设备；

步骤6、升级文件发送完成后，主控设备发送文件校验命令，子卡设备使用FPGA(Field－Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)解析文件和校验数据，读取FLASH数据，校验文件正确性；如果文件检验失败，返回错误信息到主控设备，等待重新升级文件，或结束升级模式。

步骤7、主控设备发送重配置命令，子卡设备结束升级模式，重新加载FLASH中数据，完成功能升级。

主控设备通过云网络获取升级文件，或使用本机存储升级文件，均需进入升级文件缓存区域，并根据所需升级的子卡设备，检索对应MAC地址，进行数据帧重组工作。由于目前主流设备使用的FLASH，每页大小为512字节，升级数据帧净荷采用512字节，分片发送升级文件，并填充数据帧序列号。

步骤6中子卡设备使用FPGA解析和校验数据，数据帧CRC32值正确，且数据帧的目的MAC与本机目的MAC一致，则进一步缓存为有效数据帧，解析相关命令码，完成FLASH操作，检验传输文件，并组装上行数据帧，检测带内以太网络空闲后，返回数据帧到主控设备。FPGA中嵌入FLASH驱动模块，以其灵活的编程能力和强大的扩展性能，支持多种模式的FLASH芯片操作，同时提供不断兼容升级的潜力。而且FLASH升级失败的情况下，FPGA始终处于工作状态，无需为系统切换加载另外的文件，只需重新升级FLASH即可。

本发明方法中，云端平台通过云网络连接到主控设备，传输FLASH升级文件，或者获取子卡设备FLASH状态和信息。主控设备通过带内以太网络，连接多个子卡设备，形成设备点对多点的应用模式，通过时分复用技术，可批量升级所有带内以太网络连接的设备。子卡设备根据所处带内网络的逻辑拓扑位置，配置唯一的MAC地址，用于身份标识。子卡设备配置MAC的同时，相关信息录入主控设备数据库，可快速检索所需子卡设备信息，并使用MAC查询的模式，迅速完成与子卡设备的通信，进一步完成子卡设备FLASH的在线升级。

升级数据帧为提高兼容性和扩展性，借用以太网二层数据帧结构创建，使用自定义帧类型，以及对应的负载数据，承载FLASH升级的命令以及数据。并遵从以太网传输协议，包长介于64到1518字节之间。主控设备根据子卡设备的MAC地址进行标识，直接使用目的MAC，精确定位子卡设备，获取其FLASH相关信息。升级FLASH操作码分为2类，一类自定义，用于控制子卡设备状态，一类通用FLASH命令码，兼容当前主流FLASH操作，而且可通过更新子卡设备FPGA中的FLASH驱动，不断支持未来新的FLASH操作模式。

采用本发明方法具有如下技术效果：

1、主控设备可连接多平台云端服务器，获取升级文件，或本机存储多个升级文件，系统兼容性良好，可方便、快捷的升级FLASH，进行设备功能切换或维护升级。

2、子卡设备使用独立的FPGA(现场可编程门阵列)芯片解析数据帧，驱动FLASH，保证可靠性的同时，可支持多种模式FLASH，并提供灵活的扩展能力以及对于新型号FLASH的升级潜力。

3、系统首先由主控设备经过外部网络获取升级文件，或使用本机存储的升级文件，由带内以太网络进行FLASH升级，过滤了升级过程中外部网络的不稳定因素影响，提高可靠性，同时简化协议处理、增加协议灵活性。

4、主控设备与子卡设备采用点对多点模式设计，可单子卡升级，也可批量子卡升级，配合云端平台，可方便、高效的扩展为全网络自动升级模式。

附图说明：

图1为带内以太网络在线升级FLASH流程示意图；

图2为带内以太网络在线升级FLASH模块结构示意图；

图3为带内以太网络在线升级FLASH协议帧示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行进一步说明：

图1所示为在线升级FLASH流程示意。云端平台通过云网络连接到主控设备，传输FLASH升级文件，或者获取子卡设备FLASH状态和信息。主控设备通过带内以太网络，连接多个子卡设备，形成设备点对多点的应用模式，通过时分复用技术，可批量升级所有带内以太网络连接的设备。子卡设备根据所处带内网络的逻辑拓扑位置，配置唯一的MAC地址，用于身份标识。子卡设备配置MAC的同时，相关信息录入主控设备数据库，可快速检索所需子卡设备信息，并使用MAC查询的模式，迅速完成与子卡设备的通信，进一步完成子卡设备FLASH的在线升级。将主控设备到子卡设备数据流定义为下行，子卡设备到主控设备数据流定义为上行。下行方向，云端平台发起升级指令，主控设备检查子卡设备FLASH状态，并由云网络获取所需升级文件，或使用本机存储升级文件，将文件按照带内以太网络数据帧格式，分拆为多个升级帧，通过目的MAC标识，直接送达所需升级的子卡设备。上行方向，子卡设备解析有效命令帧，不断返回本机以及FLASH状态，完成交互以及FLASH升级，并重新加载FLASH数据，更新设备功能，并上报本机状态到主控设备，继而更新云端平台信息。批量升级时，依次按照时分复用模式，操作网络内所有子卡设备。

图2所示为在线升级FLASH模块结构示意。主控设备或由云网络获取升级文件，或使用本机存储升级文件，均需进入升级文件缓存区域，并根据所需升级的子卡设备，检索对应MAC地址，进行数据帧重组工作。由于目前主流设备使用的FLASH，每页大小为512字节，升级数据帧净荷采用512字节，分片发送升级文件，并填充数据帧序列号。子卡设备使用FPGA解析和校验数据帧。数据帧CRC32值正确，且数据帧的目的MAC与本机目的MAC一致，则进一步缓存为有效数据帧，解析相关命令码，完成FLASH操作，检验传输文件，并组装上行数据帧，检测带内以太网络空闲后，返回数据帧到主控设备。FPGA中嵌入FLASH驱动模块，以其灵活的编程能力和强大的扩展性能，支持多种模式的FLASH芯片操作，同时提供不断兼容升级的潜力。而且FLASH升级失败的情况下，FPGA始终处于工作状态，无需为系统切换加载另外的文件，只需重新升级FLASH即可，简单可靠，大大提高整个系统的稳定程度。

结合附图，说明基于带内以太网络在线升级FLASH实现步骤：

步骤1、主控设备接收云端平台指令，由云网络获取升级文件或使用本机存储升级文件，向子卡设备发送升级状态命令，子卡设备接收并解析命令，设置进入升级模式，并返回状态到主控设备；

步骤2、主控设备向子卡设备发送获取FLASH信息命令，子卡设备返回FLASH ID、芯片容量、芯片状态等数据。如果连续5次获取失败，则结束升级模式，返回错误信息到上层设备或云端平台；

步骤3、主控设备向子卡设备发送擦除FLASH命令，子卡设备返回操作状态信息，并擦除FLASH；

步骤4、主控设备间隔3秒连续向子卡设备发送查询FLASH状态命令，子卡设备返回FLASH状态信息，FLASH忙标记消除后，表示擦除成功。如果连续50次获取信息，FLASH均处于忙状态，则结束升级模式，返回错误信息到上层设备或云端平台；

步骤5、主控设备读取FLASH升级文件，分别为净荷512字节的数据帧连续发送到子卡设备，子卡设备解析缓存数据帧，并将净荷数据写入FLASH，返回操作状态到主控设备。

步骤6、升级文件发送完成后，主控设备发送文件校验命令，子卡设备解析文件校验数据，读取FLASH数据，校验文件正确性。如果文件检验失败，返回错误信息到主控设备，等待重新升级文件，或结束升级模式。

步骤7、主控设备发送重配置命令，子卡设备结束升级模式，重新加载FLASH中数据，完成功能升级。

图3所示为设备业务管理实现协议示意图：

1、主控设备下发升级数据帧结构如下：

Mac Dest 目的MAC地址数据根据不同子卡设备而定。

Mac Src 源MAC地址数据为主控设备MAC地址，具体为0x000EA3XXXXXX,前3字节表示本单位特征字符，后3个字节出厂时设置，每一台设备一个编码。

Type 数据帧协议对应FLASH升级帧，数据为0x5AA5。

Sequence 序列数，用于校对帧序列。

Code 操作码，对应升级FLASH不同的操作命令。

Addr 地址，FLASH操作地址，如无需地址，则填充0xFF。

Data 数据，FLASH操作数据，如无需数据，则填充0xFF。

Crc32 数据帧的校验值，使用CRC32计算。

主控设备下发升级数据帧为提高兼容性和扩展性，借用以太网二层数据帧结构创建，使用自定义帧类型，以及对应的负载数据，承载FLASH升级的命令以及数据。并遵从以太网传输协议，包长介于64到1518字节之间。主控设备根据子卡设备的MAC地址进行标识，直接使用目的MAC，精确定位子卡设备，获取其FLASH相关信息。升级FLASH操作码分为2类，一类自定义，用于控制子卡设备状态，一类通用FLASH命令码，兼容当前主流FLASH操作，而且可通过更新子卡设备FPGA中的FLASH驱动，不断支持未来新的FLASH操作模式。

2、子卡设备返回信息数据帧结构如下：

Mac Dest 目的MAC地址数据为主控设备MAC地址。

Mac Src 源MAC地址数据为本机MAC地址。

Type 数据帧协议对应FLASH升级帧，数据为0x5AA5。

Sequence 序列数，填充主控设备下发序列数。

Code 操作码，填充主控设备下发序操作码。

Addr 地址，FLASH操作地址，如无需地址，则填充0xFF。

Data 数据，FLASH操作数据，如无需数据，则填充0xFF。

Crc32 数据帧的校验值，使用CRC32计算。

子卡设备接收数据帧CRC32值正确，且数据帧的目的地址与本机目的地址一致,则确认收到本机有效帧，通过解析操作码、操作地址以及数据，子卡设备填充相关信息到数据帧，并监控带内以太网络空闲时，返回信息数据帧到主控设备。

Claims (1)

1.一种基于带内以太网络在线升级FLASH的方法，其特征在于：该方法整个系统分为主控设备和子卡设备，主控设备通过背板总线挂载多个子卡设备，子卡设备配置内部唯一MAC标识；升级FLASH所需文件，或由云端平台传输到主控设备，或直接存储于主控设备；主控设备与子卡设备使用带内以太网络交互通信，访问位于子卡设备的FLASH芯片，子卡设备回传FLASH信息以及升级状态数据；交互信息通过标准以太网二层数据帧实现；

具体步骤是：

步骤1、主控设备接收云端平台指令，由云网络获取升级文件或使用本机存储升级文件，向子卡设备发送升级状态命令，子卡设备接收并解析命令，设置进入升级模式，并返回状态到主控设备；

步骤2、主控设备向子卡设备发送获取FLASH信息命令，子卡设备返回FLASH ID、芯片容量、芯片状态数据；如果连续n次获取失败，则结束升级模式，返回错误信息到上层设备或云端平台，n≥3；

步骤3、主控设备向子卡设备发送擦除FLASH命令，子卡设备返回操作状态信息，并擦除FLASH；

步骤4、主控设备间隔m秒连续向子卡设备发送查询FLASH状态命令，子卡设备返回FLASH状态信息，FLASH忙标记消除后，表示擦除成功，m≥3；如果连续k次获取信息，FLASH均处于忙状态，则结束升级模式，返回错误信息到上层设备或云端平台，k＝10～100；

步骤5、主控设备读取FLASH升级文件，分别为净荷512字节的数据帧连续发送到子卡设备，子卡设备解析缓存数据帧，并将净荷数据写入FLASH，返回操作状态到主控设备；

步骤6、升级文件发送完成后，主控设备发送文件校验命令，子卡设备使用FPGA解析文件和校验数据，读取FLASH数据，校验文件正确性；如果文件检验失败，返回错误信息到主控设备，等待重新升级文件，或结束升级模式；

步骤7、主控设备发送重配置命令，子卡设备结束升级模式，重新加载FLASH中数据，完成功能升级。