CN107346257A - 一种基于申威服务器usb转jtag更新fpga程序的实现方法及装置 - Google Patents

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刘庆喜
吕国亭
吴登勇
陈亮甫
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Abstract

本发明提供一种基于申威服务器USB转JTAG更新FPGA程序的实现方法及装置，该实现方法基于申威服务器平台的USB转JTAG接口，远程控制PC利用局域网络将FPGA程序的更新文件发给申威服务器的CPU,CPU收到更新文件后通过JTAG接口以大于1 M/s的速率对外部接口板FPGA程序进行更新。该实现装置包括：远程控制端PC，其通过局域网络将FPGA更新程序发送至申威服务器；申威服务器作为远程终端PC，申威服务器的USB接口将接收的FPGA更新程序发送至MCU单元；MCU单元提供JTAG接口，MCU单元根据JTAG协议处理接收到的数据，并将处理后的数据通过MCU单元的JTAG接口烧写到申威服务器的外部接口板存储FPGA的Flash芯片。本实现方法及装置结合提高了FPGA程序的更新速率，能够实现远程传输在线更新以及较快的更新速度。

Description

一种基于申威服务器USB转JTAG更新FPGA程序的实现方法及 装置
技术领域
本发明涉及更新FPGA程序技术领域，具体地说是一种基于申威服务器USB转JTAG更新FPGA程序的实现方法及装置。
背景技术
随着人们对金融、军事、证券、交通、邮政、能源、电信等行业的安全性、可靠性、可扩展性提出越来越高的要求，建立自主可控的信息产业体系，对于促进我国信息产业发展和保卫国家信息安全有着重要的意义。虽然可信计算在国内得到了长足的发展，但是不可否认的是可信计算技术目前只在少数领域得到应用。然而在服务器领域，可信计算受到足够的重视和较大的经济投入。因为如果硬件存在后门，服务器存储的保密数据就有可能被窃取，即使窃取的是加密数据，亦有可能篡改数据，影响应用的有效性和安全性，所以自主研发国产服务器能够对可信计算提供较高的安全保障。
申威服务器平台是基于国产申威CPU和神威睿思操作系统的国产服务器平台，能够提高国内信息产业的安全性。然而，在更新申威服务器外部接口板程序时，采用关闭服务器拆卸外部接口板以及在外接接口板预留接口的方法进行更新程序都有较大的局限性。一方面，服务器大多数提供实时服务，关闭服务器拆卸外部接口板，烧写FPGA更新程序不切合实际。另一方面，采用外界接口板预留接口进程更新程序，每次都要进行现场更新，存在较大不便利。
目前，更新服务器程序可以采用远程控制的方法，通过网络将更新程序发送到服务器，服务器对外部接口板实现在线更新。基于此，为了进一步提高在线更新外部接口板程序的速度，利用传输速率较高的USB接口，设计一种基于申威服务器平台的USB转JTAG接口，用于更新申威服务器外部接口板FPGA程序，采用此方法不仅可以远程操作更新过程，而且使申威服务器更新FPGA程序有着较高的更新速率。
发明内容
本发明的技术任务是解决现有技术的不足，提供一种基于申威服务器USB转JTAG更新FPGA程序的实现方法，实现FPGA程序的远程、高效、在线更新。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种基于申威服务器USB转JTAG更新FPGA程序的实现方法，该实现方法基于申威服务器平台的USB转JTAG接口，远程控制PC利用局域网络将FPGA程序的更新文件发给申威服务器的CPU,CPU收到更新文件后通过JTAG接口以大于1 M/s的速率对外部接口板FPGA程序进行更新。
所涉及实现方法的具体步骤包括：
Ⅰ）远程控制PC通过组建的局域网络将待更新的FPGA程序发送至申威服务器；
Ⅱ）通过远程控制PC查看申威服务器是否通过USB转JTAG驱动程序与FPGA外部接口板建立通信连接：
a）如果连接正常，则可将FPGA程序传送至MCU单元的USB转JTAG驱动程序进行数据处理；
b）如果连接不正常，检查USB转JTAG驱动程序的设备号是否匹配外部接口板的设备号，从而进行重新建立连接；
Ⅲ）将FPGA更新程序传输至MCU单元的USB转JTAG驱动程序，MCU单元首先将FPGA程序翻译成MCU单元可操作的程序，并按照JTAG协议处理接收的翻译成功的程序；
Ⅳ）通过MCU单元转出的JTAG接口，将MCU单元处理后的程序烧写到申威服务器外部接口板的Flash中，并且在远程终端PC查看是否成功进行烧写；如果未烧写成功，则按照上述步骤进行重写烧写。
在步骤Ⅱ）中，所涉及USB转JTAG驱动程序的实现过程包括：
1）完成probe()和disconnect()函数，并在采用MCU单元实现JTAG接口的设备插入和拔出时调用probe()和disconnect()函数，以初始化和释放相应的硬件资源；
2）通过USBtoJTAG_register()和USBtoJTAG_deregister()函数完成驱动程序的注册和注销；
3）完成驱动程序字符设备文件操作的实现，包括打开、关闭、读写、重新读写等函数。
基于上述实现方法，本发明还提供一种基于申威服务器USB转JTAG更新FPGA程序的实现装置，该实现装置包括：
远程控制端PC，其通过局域网络将FPGA更新程序发送至申威服务器；
申威服务器作为远程终端PC，申威服务器的USB接口将接收的FPGA更新程序发送至MCU单元；
MCU单元提供JTAG接口，MCU单元根据JTAG协议处理接收到的数据，并将处理后的数据通过MCU单元的JTAG接口烧写到申威服务器的外部接口板存储FPGA的Flash芯片。
本发明的一种基于申威服务器USB转JTAG更新FPGA程序的实现方法及装置与现有技术相比所产生的有益效果是：
本发明采用USB转JTAG方法，从网络上将FPGA程序的更新文件发给申威服务器的CPU,CPU收到后通过JTAG口以大于1 M/s的速率对外部接口板FPGA程序进行更新，提高了FPGA程序的更新速率，能够实现远程传输在线更新以及较快的更新速度，具有很高的实际使用价值。
附图说明
附图1是本发明中实施例一的实现方法流程图；
附图2是本发明中实施例一的USB转JTAG驱动程序实现流程图；
附图3是本发明中实施例二的结构连接框图。
附图3中各标号表示：
1、远程控制端PC，2、申威服务器，3、MCU单元，4、外部接口板。
具体实施方式
下面结合附图1、2、3，对本发明的一种基于申威服务器USB转JTAG更新FPGA程序的实现方法及装置作以下详细说明。
实施例一：
如附图1所示，本发明提供一种基于申威服务器USB转JTAG更新FPGA程序的实现方法，该实现方法基于申威服务器平台的USB转JTAG接口，远程控制PC利用局域网络将FPGA程序的更新文件发给申威服务器的CPU,CPU收到更新文件后通过JTAG接口以大于1 M/s的速率对外部接口板FPGA程序进行更新。
结合附图1，所涉及实现方法的具体步骤包括：
Ⅰ）远程控制PC通过组建的局域网络将待更新的FPGA程序发送至申威服务器；
Ⅱ）通过远程控制PC查看申威服务器是否通过USB转JTAG驱动程序与FPGA外部接口板建立通信连接：
a）如果连接正常，则可将FPGA程序传送至MCU单元的USB转JTAG驱动程序进行数据处理；
b）如果连接不正常，检查USB转JTAG驱动程序的设备号是否匹配外部接口板的设备号，从而进行重新建立连接；
Ⅲ）将FPGA更新程序传输至MCU单元的USB转JTAG驱动程序，MCU单元首先将FPGA程序翻译成MCU单元可操作的程序，并按照JTAG协议处理接收的翻译成功的程序；
Ⅳ）通过MCU单元转出的JTAG接口，将MCU单元处理后的程序烧写到申威服务器外部接口板的Flash中，并且在远程控制PC查看是否成功进行烧写；如果未烧写成功，则按照上述步骤进行重写烧写。
结合附图2，在步骤Ⅱ）中，所涉及USB转JTAG驱动程序的实现过程包括：
S1：完成probe()和disconnect()函数，并在采用MCU单元实现JTAG接口的设备插入和拔出时调用probe()和disconnect()函数，以初始化和释放相应的硬件资源；
S2：通过USBtoJTAG_register()和USBtoJTAG_deregister()函数完成驱动程序的注册和注销；
S3：完成驱动程序字符设备文件操作的实现，包括打开、关闭、读写、重新读写等函数。
本发明采用USB转JTAG方法，从网络上将FPGA程序的更新文件发给申威服务器的CPU,CPU收到后通过JTAG口以大于1 M/s的速率对外部接口板FPGA程序进行更新，提高了FPGA程序的更新速率，能够实现远程传输在线更新以及较快的更新速度，具有很高的实际使用价值。
实施例二：
结合附图3，本发明还提供一种基于申威服务器USB转JTAG更新FPGA程序的实现装置，该实现装置包括：
远程控制端PC 1，其通过局域网络将FPGA更新程序发送至申威服务器2；
申威服务器2作为远程终端PC，申威服务器2的USB接口将接收的FPGA更新程序发送至MCU单元3；
MCU单元3提供JTAG接口，MCU单元3根据JTAG协议处理接收到的数据，并将处理后的数据通过MCU单元3的JTAG接口烧写到申威服务器2的外部接口板4存储FPGA的Flash芯片。
参考附图1，远程控制端PC 1利用局域网络将FPGA程序的更新文件发给申威服务器2的CPU,CPU收到更新文件后通过USB接口传送至MCU单元3，MCU单元3的JTAG接口以大于1M/s的速率对外部接口板4的FPGA程序进行更新。
本发明的实现装置与上述实现方法相结合，提高了FPGA程序的更新速率，能够实现远程传输在线更新以及较快的更新速度，具有很高的实际使用价值。
上述具体实施方式仅是本发明的具体个案，本发明的专利保护范围包括但不限于上述具体实施方式，任何符合本发明的一种基于申威服务器USB转JTAG更新FPGA程序的实现方法及装置的权利要求书的且任何所述技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或替换，皆应落入本发明的专利保护范围。

Claims (5)

1.一种基于申威服务器USB转JTAG更新FPGA程序的实现方法，其特征在于，该实现方法基于申威服务器平台的USB转JTAG接口，远程控制PC利用局域网络将FPGA程序的更新文件发给申威服务器的CPU,CPU收到更新文件后通过JTAG接口以大于1 M/s的速率对外部接口板FPGA程序进行更新。
2.根据权利要求1所述的一种基于申威服务器USB转JTAG更新FPGA程序的实现方法，其特征在于,所述实现方法的步骤包括：
Ⅰ）远程控制PC通过组建的局域网络将待更新的FPGA程序发送至申威服务器；
Ⅱ）通过远程控制PC查看申威服务器是否通过USB转JTAG驱动程序与FPGA外部接口板建立通信连接：
a）如果连接正常，则可将FPGA程序传送至MCU单元的USB转JTAG驱动程序进行数据处理；
b）如果连接不正常，检查USB转JTAG驱动程序的设备号是否匹配外部接口板的设备号，从而进行重新建立连接；
Ⅲ）将FPGA更新程序传输至MCU单元的USB转JTAG驱动程序，MCU单元首先将FPGA程序翻译成MCU单元可操作的程序，并按照JTAG协议处理接收的翻译成功的程序；
Ⅳ）通过MCU单元转出的JTAG接口，将MCU单元处理后的程序烧写到申威服务器外部接口板的Flash中，并且在远程终端PC查看是否成功进行烧写；如果未烧写成功，则按照上述步骤进行重写烧写。
3.根据权利要求2所述的一种基于申威服务器USB转JTAG更新FPGA程序的实现方法，其特征在于,在步骤Ⅱ）中，所述USB转JTAG驱动程序的实现过程包括：
1）完成probe()和disconnect()函数，并在采用MCU单元实现JTAG接口的设备插入和拔出时调用probe()和disconnect()函数，以初始化和释放相应的硬件资源；
2）通过USBtoJTAG_register()和USBtoJTAG_deregister()函数完成驱动程序的注册和注销；
3）完成驱动程序字符设备文件操作的实现。
4.根据权利要求3所述的一种基于申威服务器USB转JTAG更新FPGA程序的实现方法，其特征在于,在步骤3）中，上述操作的实现包括打开、关闭、读写、重新读写的函数。
5.一种基于申威服务器USB转JTAG更新FPGA程序的实现装置，其特征在于,该实现装置包括：
远程控制端PC，其通过局域网络将FPGA更新程序发送至申威服务器；
所述申威服务器作为远程终端PC，申威服务器的USB接口将接收的FPGA更新程序发送至MCU单元；
所述MCU单元提供JTAG接口，MCU单元根据JTAG协议处理接收到的数据，并将处理后的数据通过MCU单元的JTAG接口烧写到申威服务器的外部接口板存储FPGA的Flash芯片。
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