CN106354530B - 一种基于龙芯处理器的主板固件快速烧录方法及装置 - Google Patents

一种基于龙芯处理器的主板固件快速烧录方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于龙芯处理器的主板固件快速烧录方法，包括：S1.检测烧录板是否插接在主板上，若烧录板插接在主板上，则龙芯CPU从烧录板的BIOS存储器中读取BIOS程序启动，否则龙芯CPU从主板的BIOS存储器中读取BIOS程序启动；S2.龙芯CPU将烧录板从烧录板中读取烧录对象，并将烧录对象写到主板上指定存储器的指定分区。本发明的硬件结构简单，烧录时数据通过软件校验，保证了烧录数据的正确性，功能稳定可靠；烧录板中的固件可根据需要刷成指定主板的固件，适配各种主板；装置的物料成本主要集中在一颗Spi‑NorFlash，成本低；主板插上烧录板上电即可自动工作、配置软件的操作，使用方便。

Description

一种基于龙芯处理器的主板固件快速烧录方法及装置
技术领域
本发明涉及主板固件烧录技术领域，特别是涉及一种基于龙芯处理器的主板固件快速烧录方法及装置。
背景技术
在传统的龙芯主板生产中，固件烧录的方法一般是在贴片前先通过烧片器将BIOS(BIOS是计算机主板上最基本的软件程序，对于龙芯主板使用的是拥有自主知识产权的Pmon)写到BootFlash(BootFlash是在主板上用于存储Bios的启动Flash，对于龙芯主板一般是Spi接口的NorFlash)，然后再进行贴片，然后再通过网络将内核、文件系统等可执行文件写到NandFlash(或其他存储器介质)，然而这种方法存在以下不足：
(1)BootFlash和NandFlash烧录不可同时、同地进行，需要的烧录环境、烧录工具也不同，搭建烧录环境繁琐费时、且需要两次烧录；
(2)烧录BootFlash和NandFlash都需要人工在命令行敲命令和操作软件界曲，自动化程度不高、人工介入多、且操作繁琐；
(3)烧片器较昂贵；
(4)烧录Bios在贴片时进行，一般不在自己公司进行，不便过程管控。
龙芯主板软件调试中，常因为Bios运行异常而需要频繁烧录Bios，目前一般有两种方式实现，通过龙芯提供的Ejatg仿真器或者烧片器。
然而Ejatg仿真器存在以下不足：
(1)不稳定，经常链接不上；
(2)不能烧录除Bios以外数据，不能一次性完成所有镜像的烧录；
(3)价格较贵，且容易损坏。
烧录器存在以下不足：
(1)价格昂贵；
(2)仪器设备，体积大，需要配置软件界面，使用不便；
(3)BootFlash芯片必须设计成可拆卸的，增加主板Bom(Bom是Bill of Materials物料清单的缩写)成本，并降低稳定性；
(4)BootFlash芯片会来回拆装，有ESD(静电损坏)风险；
(5)不能烧录除Bios以外数据，不能一次性完成所有镜像的烧录。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于龙芯处理器的主板固件快速烧录方法及装置，实现了主板固件的快速、自动烧录。
本发明的日的是通过以下技术方案来实现的：一种基于龙芯处理器的主板固件快速烧录方法，包括：
S1.检测烧录板是否插接在主板上，若烧录板插接在主板上，则龙芯CPU从烧录板的BIOS存储器中读取BIOS程序启动，否则龙芯CPU从主板的BIOS存储器中读取BIOS程序启动；
S2.龙芯CPU从烧录板中读取烧录对象，并将烧录对象写到主板上指定存储器的指定分区。
所述步骤S1包括：
S11.为主板上电；
S12.检测烧录板是否插接在主板上：若烧录板插接在主板上，则执行步骤S13；否则执行步骤Sl6；
S13.将片选控制信号CSC设置为高电平，主板上的片选控制开关K1断开，烧录板上的片选控制开关K2导通；
S14.龙芯CPU发出的片选信号CS选通烧录板的BIOS存储器；
S15.执行烧录板的BIOS存储器中的BIOS程序；
S16.将主板的片选信号CSC设置为低电平，将主板上的片选开关K1导通；
S17.龙芯CPU发出的片选信号选通主板的BIOS存储器；
S18.判断主板的BIOS存储器中的BIOS软件是否正常：若BIOS软件正常，则执行步骤S19；否则CPU终止启动；
S19.执行主板的BIOS存储器中的BIOS程序。
所述步骤S2包括：
S21.软件引导流程：检测烧录板是否插接在主板上：若烧录板插接在主板上，则执行步骤S22；
S22.自动烧录流程：龙芯CPU控制片选控制信号CSC，从烧录板中读取烧录对象，并将烧录对象写到主板上指定存储器的指定分区。
所述步骤S21包括：
S211.初始化龙芯CPU及其内存，初始化外设；
S212.检测烧录板是否括接在主板上：若烧录板括接在主板上，则提示命令行输入任意按键以停止自动安装，然后执行步骤S213；否则提示命令行输入任意按键以停止自动启动，然后执行步骤S214；
S213.判断命令行是否有输入：若命令行有输入，则停在BIOS命令行；否则正常引导Linux内核；
S214.判断控制台是否有输入：若命令行有输入，则进入BIOS命令行；否则执行步骤S212。
所述步骤S22包括：
S221.初始化龙芯CPU与国件存储器之间的通信接口；此处的通信接口包括CPU和烧录板上BIOS存储器之间的通信接口、CPU和主板上BIOS存储器之间的通信接口，以及CPU和主板上除BIOS以外的固件(内核、系统数据等)存储器。
S222.读取烧录板的BIOS存储器中的BIOS程序到龙芯CPU的内存；
S223.将片选信号CSC设置为高电平，主板上的片选开关K1导通，烧录板上的片选开关K2断开，龙芯CPU接管主板的BIOS存储器；
S224.擦除主板的BIOS存储器中的内容，并将龙芯CPU的内存中的BIOS程序写到主板的BIOS存储器；
S225.将片选信号CSC设置为高电平，主板上的片选开关K1断开，烧录板上的片选开关K2导通，龙芯CPU接管烧录板的BIOS存储器；
S226.擦除主板闪存的内核分区，然后读取烧录板的BIOS存储器中的内核镜像到龙芯CPU的内存，然后将龙芯CPU的内存中的内核镜像写到主板系统存储器的内核分区；
S227.擦除主板闪存的数据分区，然后读取烧录板的BIOS存储器中的数据镜像到龙芯CPU的内存，然后将龙芯CPU的内存中的数据镜像写到主板系统存储器的数据分区；
S228.正常引导Linux内核。
进一步的，还包括烧录板中固件装载流程。
所述烧录板中固件装载流程包括：
a.烧录板是否插接在主板上：若烧录板插接在主板上，则执行步骤b；否则，返回BIOS命令行；
b初始化龙芯CPU与固件存储器之间的通信接口，将片选控制信号CSC设置为低电平，主板上的片选控制开关K1断开，烧录板上的片选控制开关K2导通，龙芯CPU接管烧录板的BIOS存储器；
c.擦除烧录板的BIOS存储器，并下载BIOS程序到龙芯CPU的内存，将龙芯CPU的内存中的BIOS文件写到烧录板的BIOS存储器的BIOS文件分区；
d.下载内核镜像到龙芯CPU的内存，将龙芯CPU的内存中的内核镜像写到烧录板的BIOS存储器的内核分区；
e.下载数据镜像到龙芯CPU的内存，将龙芯CPU的内存中的数据镜像写到烧录板的BIOS存储器的数据分区；
f.返回BIOS命令行。
一种基于龙芯处理器的主板固件快速烧录装置，包括：龙芯CPU、主板和烧录板；龙芯CPU通过通信接口分别接主板的BIOS存储器和主板上的第一多口插接件；主板上的第一多口插接件与烧录板上的第二多口插接件匹配连接，第二多口插接件与烧录板的BIOS存储器连接。
所述第一多口插接件包括第一烧录板检测接口、第一接地接口、第一电源接口、第一SPI接口和第一片选控制信号接口；所述第一烧录板检测接口接第一下拉电阻，第一烧录板检测接口接龙芯CPU的第一通用输入/输出口，第一SPI接口接龙芯CPU的SPI接口，第一片选控制信号接口接第一上拉电阻，第一片选控制信号接口接龙芯CPU的第二通用输入/输出口；所述龙芯CPU的SPI接口还接主板的BIOS存储器，龙芯CPU的SPI接口还通过片选控制开关K1接主板的BIOS存储器，第一片选控制信号接口还与片选控制开关K1连接。
所述第二多口插接件包括第二烧录板检测接口、第二接地接口、第二电源接口、第二SPI接口和第二片选控制信号接口；所述第二烧录板检测接口接第二下拉电阻，第二SPI接口接烧录板的BIOS存储器，第二SPI接口还通过片选控制开关K2接烧录板的BIOS存储器，第二片选控制信号接口接第二上拉电阻，第二片选控制信号接口还与片选控制开关K2连接。
本发明的有益效果是：
(1)本发明的硬件结构简单，烧录时数据通过软件校验，保证了烧录数据的正确性，功能稳定可靠；
(2)烧录板中的固件可根据需要刷成指定主板的固件，适配各种主板；
(3)装置的物料成本主要集中在一颗Spi-NorFlash(BIOS存储器)，成本低；
(4)本发明中的烧录板可一次性、自动化的烧录主板固件，速度快、人工介入少；
(5)主板插上烧录板上电即可自动工作、配置软件的操作，使用方便；
(6)本发明的方法能够适配目前所有龙芯系列处理器基于Spi-NorFlash存储架构的主板。
附图说明
图1为本发明中方法的一个实施例的流程示意图；
图2为本发明中龙芯CPU启动的一个实施例的流程示意图；
图3为本发明中软件引导的一个实施例的流程示意图；
图4为本发明中自动烧录的一个实施例的流程示意图；
图5为本发明中烧录板装载固件的一个实施例的流程示意图；
图6为本发明中主板连接的一个示意图；
图7为本发明中烧录板连接的一个示意图。
具体实施方式
下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
如图1所示，一种基于龙芯处理器的主板固件快速烧录方法，包括：
S1.检测烧录板是否插接在主板上，若烧录板插接在主板上，则龙芯CPU从烧录板的BIOS存储器中读取BIOS程序启动，否则龙芯CPU从主板的BIOS存储器中读取BIOS程序启动；
如图2所示，所述步骤S1包括：
S11.为主板上电；
S12.检测烧录板是否插接在主板上：若烧录板插接在主板上，则执行步骤S13；否则执行步骤S16；
S13.将片选控制信号CSC设置为高电平，主板上的片选控制开关K1断开，烧录板上的片选控制开关K2导通；
S14.龙芯CPU发出的片选信号CS选通烧录板的BIOS存储器(Boot Flash)；
S15.执行烧录板的BIOS存储器中的BIOS程序；
S16.将主板的片选信号CSC设置为低电平，将主板上的片选开关K1导通；
S17.龙芯CPU发出的片选信号选通主板的BIOS存储器；
S18.判断主板的BIOS存储器中的BIOS软件是否正常：若BIOS软件正常，则执行步骤S19；否则CPU终止启动；
S19.执行主板的BIOS存储器中的BIOS程序。
S2.龙芯CPU从烧录板中读取烧录对象，并将烧录对象写到主板上指定存储器的指定分区。
所述步骤S2包括：
S21.软件引导流程：检测烧录板是否插接在主板上：若烧录板插接在主板上，则执行步骤S22。
如图3所示，软件引导流程主要是通过DET引脚探测烧录板是否连接在主板上，如果烧录板连接在主板上，则可以进入自动烧录流程，所述步骤S21包括：
S211.初始化龙芯CPU及其内存，初始化外设；所述外设包括串口、GPIO等CPU外设。
S212.检测烧录板是否插接在主板上：若烧录板插接在主板上，则提示命令行输入任意按键以停止自动安装，然后执行步骤S213；否则提示命令行输入任意按键以停止自动启动，然后执行步骤S214；
S213.判断命令行是否有输入：若命令行有输入，则停在BIOS命令行；否则正常引导Linux内核；
S214.判断控制台是否有输入：若命令行有输入，则进入BIOS命令行；否则执行步骤S212。
S22.自动烧录流程：龙芯CPU控制片选控制信号CSC，从烧录板中读取烧录对象，并将烧录对象写到主板上指定存储器的指定分区。
如图4所示，如果在软件引导过程中，进入了自动烧录流程，龙芯CPU以软件控制的方式来控制片选信号，从烧录板中读取烧录对象，写到主板上指定存储器的指定分区，例如NandFlash存储介质，所述步骤S22包括：
S221.初始化龙芯CPU与国件存储器之间的通信接口；
S222.读取烧录板的BIOS存储器中的BIOS程序到龙芯CPU的内存；
S223.将片选信号CSC设置为高电平，主板上的片选开关K1导通，烧录板上的片选开关K2断开，龙芯CPU接管主板的BIOS存储器；
S224.擦除主板的BIOS存储器中的内容，并将龙芯CPU的内存中的BIOS程序写到主板的BIOS存储器：
S225.将片边信号CSC设置为高电平，主板上的片边开关K1断开，烧录板上的片边开关K2导通，龙芯CPU接管烧录板的BIOS存储器；
S226.擦除主板闪存的内核分区，然后读取烧录板的BIOS存储器中的内核镜像到龙芯CPU的内存，然后将龙芯CPU的内存中的内核镜像写到主板系统存储器的内核分区；
S227.擦除主板闪存的数据分区，然后读取烧录板的BIOS存储器中的数据镜像到龙芯CPU的内存，然后将龙芯CPU的内存中的数据镜像写到主板系统存储器的数据分区；
S228.正常引导Linux内核。
如图5所示，还包括烧录板中国件装载流程，烧录板中BootFlash会分为Bios、内核、数据三个分区(可根据需要扩展)，在Bios中执行autoinstall命令自动的通过网络(或者U盘)将固件以二进制流的方式写到烧录器BootFlash中。
所述烧录板中国件装载流程包括：
a.烧录板是否插接在主板上：若烧录板插接在主板上，则执行步骤b：否则，返回BIOS命令行：
b初始化龙芯CPU与国件存储器之间的通信接口，将片选控制信号CSC设置为低电平，主板上的片选控制开关Kl断开，烧录板上的片选控制开关K2导通，龙芯CPU接管烧录板的BIOS存储器；
c.擦除烧录板的BIOS存储器，并从tftp服务器下载BIOS程序到龙芯CPU的内存，将龙芯CPU的内存中的BIOS文件写到烧录板的BIOS存储器的BIOS文件分区；
d.从tftp服务器下载内核镜像到龙芯CPU的内存，将龙芯CPU的内存中的内核镜像写到烧录板的BIOS存储器的内核分区；
e.从tftp服务器下载数据镜像到龙芯CPU的内存，将龙芯CPU的内存中的数据镜像写到烧录板的BIOS存储器的数据分区；
f.返回BIOS命令行。
如图6和图7所示，一种基于龙芯处理器的主板固件快速烧录装置，包括：龙芯CPU、主板和烧录板；龙芯CPU通过通信接口分别接主板的BIOS存储器和主板上的第一多口插接件；主板上的第一多口插接件与烧录板上的第二多口插接件匹配连接，第二多口插接件与烧录板的BIOS存储器连接。
图6中，将龙芯的SPI0分别与主板BootFlash和8pin接插件物理连接；K1是主板上BootFlash片选的控制开关，高电平导通；CSC(K1使能信号)连接10K上拉电阻，如果不插烧录板，CSC表现为高电平，此时K1导通；DET用10K电阻下拉，用于检测烧录板是否存在；CS_CTRL用于软件控制CSC的状态。图5中各接口的定义如表1所示：
表1主板接口定义
如图7所示，烧录板用一颗大容量Spi-NorFlash来存储BSP文件，SPI接口通过与主板Pin-to-Pin的接插件引出，可通过排线与主板物理连接；DET连接1K上拉电阻，当插上烧录板时，电阻分压使DET电压为0.9*Vcc，满足TTL电平的高电平条件，表现为高；CS#通过开关K2控制(低导通)，K2的控制端CSC连接1K下拉电阻，当插上烧录板时，CSC电压为0.1*Vcc，CS表现为低电平，此时K1关断，K2导通，CPU接管烧录板BootFlash。
所述第一多口插接件包括第一烧录板检测接口、第一接地接口、第一电源接口、第一SPI接口和第一片选控制信号接口。
所述第一烧录板检测接口接第一下拉电阻，第一烧录板检测接口接龙芯CPU的第一通用输入/输出口，第一SPI接口接龙芯CPU的SPI接口，第一片选控制信号接口接第一上拉电阻，第一片选控制信号接口接龙芯CPU的第二通用输入/输出口。
所述龙芯CPU的SPI接口还接主板的BIOS存储器，龙芯CPU的SPI接口还通过片选控制开关K1接主板的BIOS存储器，第一片选控制信号接口还与片选控制开关K1连接。
所述第二多口插接件包括第二烧录板检测接口、第二接地接口、第二电源接口、第二SPI接口和第二片选控制信号接口。
所述第二烧录板检测接口接第二下拉电阻，第二SPI接口接烧录板的BIOS存储器，第二SPI接口还通过片选控制开关K2接烧录板的BIOS存储器，第二片选控制信号接口接第二上拉电阻，第二片选控制信号接口还与片选控制开关K2连接。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种基于龙芯处理器的主板固件快速烧录方法，其特征在于,包括：
S1.检测烧录板是否插接在主板上，若烧录板插接在主板上，则龙芯CPU从烧录板的BIOS存储器中读取BIOS程序启动，否则龙芯CPU从主板的BIOS存储器中读取BIOS程序启动；
S2.龙芯CPU从烧录板中读取烧录对象，并将烧录对象写到主板上指定存储器的指定分区；
所述步骤S1包括：
S11.为主板上电；
S12.检测烧录板是否插接在主板上：若烧录板插接在主板上，则执行步骤S13；否则执行步骤S16；
S13.将片选控制信号CSC设置为高电平，主板上的片选控制开关K1断开，烧录板上的片选控制开关K2导通；
S14.龙芯CPU发出的片选信号CS选通烧录板的BIOS存储器；
S15.执行烧录板的BIOS存储器中的BIOS程序；
S16.将主板的片选信号CSC设置为低电平，将主板上的片选开关K1导通；
S17.龙芯CPU发出的片选信号选通主板的BIOS存储器；
S18.判断主板的BIOS存储器中的BIOS软件是否正常：若BIOS软件正常，则执行步骤S19；否则CPU终止启动；
S19.执行主板的BIOS存储器中的BIOS程序。
2.根据权利要求1所述的一种基于龙芯处理器的主板固件快速烧录方法，其特征在于,所述步骤S2包括:
S21.软件引导流程：检测烧录板是否插接在主板上：若烧录板插接在主板上，则执行步骤S22；
S22.自动烧录流程：龙芯CPU控制片选控制信号CSC，从烧录板中读取烧录对象，并将烧录对象写到主板上指定存储器的指定分区。
3.根据权利要求2所述的一种基于龙芯处理器的主板固件快速烧录方法，其特征在于,所述步骤S21包括：
S211.初始化龙芯CPU及其内存，初始化外设；
S212. 检测烧录板是否插接在主板上：若烧录板插接在主板上，则提示命令行输入任意按键以停止自动安装，然后执行步骤S213；否则提示命令行输入任意按键以停止自动启动，然后执行步骤S214；
S213.判断命令行是否有输入：若命令行有输入，则停在BIOS命令行；否则正常引导Linux内核；
S214.判断控制台是否有输入：若命令行有输入，则进入BIOS命令行；否则执行步骤S212。
4.根据权利要求2所述的一种基于龙芯处理器的主板固件快速烧录方法，其特征在于,所述步骤S22包括：
S221.初始化龙芯CPU与固件存储器之间的通信接口；
S222.读取烧录板的BIOS存储器中的BIOS程序到龙芯CPU的内存；
S223.将片选信号CSC设置为高电平，主板上的片选开关K1导通，烧录板上的片选开关K2断开，龙芯CPU接管主板的BIOS存储器；
S224.擦除主板的BIOS存储器中的内容，并将龙芯CPU的内存中的BIOS程序写到主板的BIOS存储器；
S225.将片选信号CSC设置为高电平，主板上的片选开关K1断开，烧录板上的片选开关K2导通，龙芯CPU接管烧录板的BIOS存储器；
S226.擦除主板闪存的内核分区，然后读取烧录板的BIOS存储器中的内核镜像到龙芯CPU的内存，然后将龙芯CPU的内存中的内核镜像写到主板系统存储器的内核分区；
S227.擦除主板闪存的数据分区，然后读取烧录板的BIOS存储器中的数据镜像到龙芯CPU的内存，然后将龙芯CPU的内存中的数据镜像写到主板系统存储器的数据分区；
S228.正常引导Linux内核。
5.根据权利要求1所述的一种基于龙芯处理器的主板固件快速烧录方法，其特征在于,还包括烧录板中固件装载流程。
6.根据权利要求5所述的一种基于龙芯处理器的主板固件快速烧录方法，其特征在于,所述烧录板中固件装载流程包括：
a.烧录板是否插接在主板上：若烧录板插接在主板上，则执行步骤b；否则，返回BIOS命令行；
b初始化龙芯CPU与固件存储器之间的通信接口，将片选控制信号CSC设置为低电平，主板上的片选控制开关K1断开，烧录板上的片选控制开关K2导通，龙芯CPU接管烧录板的BIOS存储器；
c.擦除烧录板的BIOS存储器，并下载BIOS程序到龙芯CPU的内存，将龙芯CPU的内存中的BIOS文件写到烧录板的BIOS存储器的BIOS文件分区；
d. 下载内核镜像到龙芯CPU的内存，将龙芯CPU的内存中的内核镜像写到烧录板的BIOS存储器的内核分区；
e.下载数据镜像到龙芯CPU的内存，将龙芯CPU的内存中的数据镜像写到烧录板的BIOS存储器的数据分区；
f.返回BIOS命令行。
7.一种基于龙芯处理器的主板固件快速烧录装置，其特征在于,包括：龙芯CPU、主板和烧录板；龙芯CPU通过通信接口分别接主板的BIOS存储器和主板上的第一多口插接件；主板上的第一多口插接件与烧录板上的第二多口插接件匹配连接，第二多口插接件与烧录板的BIOS存储器连接；
所述第一多口插接件包括第一烧录板检测接口、第一接地接口、第一电源接口、第一SPI接口和第一片选控制信号接口；
所述第一烧录板检测接口接第一下拉电阻，第一烧录板检测接口接龙芯CPU的第一通用输入/输出口，第一SPI接口接龙芯CPU的SPI接口，第一片选控制信号接口接第一上拉电阻，第一片选控制信号接口接龙芯CPU的第二通用输入/输出口；
所述龙芯CPU的SPI接口还接主板的BIOS存储器，龙芯CPU的SPI接口还通过片选控制开关K1接主板的BIOS存储器，第一片选控制信号接口还与片选控制开关K1连接。
8.根据权利要求7所述的一种基于龙芯处理器的主板固件快速烧录装置，其特征在于，
所述第二多口插接件包括第二烧录板检测接口、第二接地接口、第二电源接口、第二SPI接口和第二片选控制信号接口；
所述第二烧录板检测接口接第二下拉电阻，第二SPI接口接烧录板的BIOS存储器，第二SPI接口还通过片选控制开关K2接烧录板的BIOS存储器，第二片选控制信号接口接第二上拉电阻，第二片选控制信号接口还与片选控制开关K2连接。
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