CN108415717A - 一种zynqsoc固件升级方法及升级装置 - Google Patents

Abstract

本发明具体涉及一种ZYNQ SOC固件升级方法及升级装置，步骤一：生成.bin固件升级文件；启动待升级设备；连接待升级设备和计算机；在计算机上运行固件升级软件；打开debug口，并调整下载速率；利用升级软件指定.bin固件升级文件的路径，选择下载文件块的大小，“启动下载”ZYNQ SOC接收到来自下载计算机的升级下载指令后，比对拟下载固件版本与现固件版本，升级计算机收到允许下载的指令后，自动开始下载固件升级文件；在上述过程中发送错误应答消息中包含期望重发的块编号，文件下载完毕，ZYNQ SOC自动重启。本方法便捷，无需打开机箱，利用ZYNQ SOC的嵌入式系统都应该有串口，至少有一个调试串口无需专门的下载器，只要串口线就行。

Description

一种ZYNQSOC固件升级方法及升级装置

技术领域

本发明涉及嵌入式系统固件升级领域，具体涉及一种ZYNQ SOC固件升级方法及升级装置。

背景技术

ZYNQ SOC主要包括ZYNQ 7000系列等产品，Zynq-7000系列是全可编程片上系统，主要包含PS（Processing System）和PL（Programmable Logic）两部分。PL采用28nm工艺；PS以2个Cortex A9的ARM核为核心，还包括片上存储器、片外存储器接口（DDR）和一系列的外设接口。Zynq-7000系列将ARM CPU和外设集成在一个芯片内，使得Zynq-7000系列皆具处理器和FPGA双重特性，特别适用于软硬件协同设计。

本发明涉及的固件包括FPGA程序和ARM程序两部分。在实际应用中ZYNQ SOC的固件一般存储在片外存储器中，比如SD卡、Flash等。对于SD卡存储，下载和升级都比较简单，直接将升级文件拷贝至SD卡根目录下即可。对于大部分嵌入式应用，其固件往往存储在片外的Flash中，通常都利用专用下载器，通过JTAG接口，将升级文件下载至片外Flash，实现系统固件升级。而JTAG口下载存在以下不足：（1）下载速率比较慢；（2）一般情况下，设备面板上不预留JTAG口，因此升级固件需要打开机箱；（3）固件升级需要安装VIVADO集成开发环境的计算机，该程序比较大，且需要专业人员才能使用；（4）需要专门的下载工具。

发明内容

1、所要解决的技术问题：

鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，提出一种ZYNQ SOC固件升级装置及升级方法。本方法是在待升级设备正常运行过程中，通过其串口将升级文件下载至片外Flash，实现设备固件更新。ZYNQ SOC提供有两个串口，一般情况下一个用作调试。本方法是利用ZYNQ嵌入式系统的调试串口实现固件升级。

2、技术方案：

本发明提供一种ZYNQ SOC固件升级方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一：利用ZYNQ 集成开发环境Vivado的SDK生成.bin固件升级文件；步骤二：启动待升级设备，使其内部程序正常运行；步骤三：利用串口线或者无线链路，连接待升级设备和计算机；步骤四：在计算机上，运行固件升级软件；打开debug口 ，并调整下载速率；其中下载速率最高为921600波特；调整串口波特率后需关闭串口，并以新的波特率打开串口。

步骤五：利用升级软件指定.bin固件升级文件的路径，选择下载文件块的大小，点击“启动下载”，向ZYNQ SOC发送固件升级请求指令；步骤六：ZYNQ SOC接收到来自下载计算机的升级下载指令后，比对拟下载固件版本与现固件版本，并向下载计算机反馈是否允许升级。

步骤七：升级计算机收到允许下载的指令后，自动开始下载固件升级文件；所述文件块的大小为256字节的整数倍，即在256、512、768、1024字节这四种选择；所述文件块以整页即256字节写入Flash中；步骤八：在所述步骤七的过程中，ZYNQ对每一块文件在写入FLASH之前和之后都要进行校验，确保了写入数据的正确性。在写入的过程中，ZYNQ只对校验错误的数据块产生应答信息，正确数据块不响应，有效提高了下载效率；步骤九：在所述步骤八的过程中，若ZYNQ SOC在写入Flash之前发现错误，则向升级计算机发送校验错误应答消息，并停止写入，直至接收到重发的数据块；步骤十：在所述步骤八的过程中，若ZYNQSOC在写入Flash之后发现错误，则以擦除最小单位，擦除包含错误数据块的Flash；并向升级计算机发送校验错误应答消息，等待接收到重发的数据块；擦除的起始位置由以下公式给出：

Addr=（Ne-Ne%M）*k；其中Addr表示擦除Flash的起始地址；Ne表示错误块的编号；k表示块的大小，k为256、512、768、1024中的一个数据；M表示Flash擦除的最小单位，通常为4096字节；%表示取余运算。

步骤十一：在所述步骤九和步骤十的过程中，发送错误应答消息中包含期望重发的块编号；步骤九对应的重传数据块编号就是错误数据块的编号，而步骤十对应的重传数据块编号为擦除起始位除以数据块大小；升级计算机收到该信息后，立刻从期望重发的编号处开始重发；

步骤十二：文件下载完毕，ZYNQ SOC自动重启。

一种ZYNQ SOC固件升级装置， 包括Xilinx公司的Zynq芯片、RS232芯片与升级计算机：还包括USB转串口线；所述Zynq芯片的串口连接RS232芯片；如果升级计算机有串口接口，则所述RS232芯片连接升级计算机的串口；如果升级计算机没有串口接口，所述RS232芯片与USB转串口线相连，所述USB转串口线与计算机的USB接口相连。

进一步地，所述装置还包括无线模块；所述无线模块为蓝牙模块或者WIFI模块；所述Zynq芯片的串口连接RS232芯片；所述计算机连接另一个RS232芯片；两个RS232芯片通过无线模块相连。

3、有益效果：

(一) 通过本升级方法对固件进行升级便捷，无需打开机箱，利用ZYNQ SOC的嵌入式系统的调试串口进行固件升级。

(二) 通过本升级方法对固件进行升级时无需专门的下载器，只要串口线就行。

(三) 通过本升级方法对固件进行升级时下载速率比JTAG高一倍左右。

(四) 本升级方法摆脱了Vivado集成环境的约束，任何一台电脑都可以下载程序。对于不配备RS232串口的计算机，只要利用USB转串口线即可。

(五) 本方法可以方便地升级到无线下载模式。若设备中增加了蓝牙等短距离无线收发模块，该方法可以轻松实现程序的无线下载。

(六) 通过本升级方法对固件进行升级无需专业人员进行操作维护。

附图说明

图1为本发明的三种下载方案连接图；a为串口直接连接；b为通过USB转串口连接；c为利用无线模块转串口连接；

图2为本发明中固件升级上位机流程图；

图3为本发明中固件升级ZYNQ SOC流程图。

具体实施方式

如附图1所示为本发明一种ZYNQ SOC固件升级装置连接图。由图中可以看出本发明通过串口下载升级文件可以有三种方案。a为串口直接连接；利用ZYNQ SOC的嵌入式系统的串口通过RS232与计算机的串口直接相连，计算机下载固件升级文件。b为通过USB转串口连接；当计算机没有串口时，USB转串口线实现计算机USB接口与嵌入式系统RS232接口之间的数据转换，进而-实现固件升级文件的下载。c为利用无线模块转串口连接；利用 ZYNQSOC的嵌入式系统与计算机分别连接一个 RS232接口，两个接口通过蓝牙或者WiFi实现传输数据。

图2为 固件升级上位机具体的流程图，图3为本发明中固件升级ZYNQ SOC具体流程图。由图中可以看出一种ZYNQ SOC固件升级方法，包括以下步骤：

步骤一：利用ZYNQ 集成开发环境Vivado的SDK生成.bin固件升级文件；步骤二：启动待升级设备，使其内部程序正常运行；步骤三：利用串口线或者无线链路，连接待升级设备和计算机；步骤四：在计算机上，运行固件升级软件；打开debug口 ，并调整下载速率；其中下载速率最高为921600波特；调整串口波特率后需关闭串口，并以新的波特率打开串口；

步骤五：利用升级软件指定.bin固件升级文件的路径，选择下载文件块的大小，点击“启动下载”，向ZYNQ SOC发送固件升级请求指令；步骤六：ZYNQ SOC接收到来自下载计算机的升级下载指令后，比对拟下载固件版本与现固件版本，并向下载计算机反馈是否允许升级。

步骤七：升级计算机收到允许下载的指令后，自动开始下载固件升级文件；所述文件块的大小为256字节的整数倍，即在256、512、768、1024字节这四种选择；所述文件块以整页即256字节写入Flash中。

步骤八：在所述步骤七的过程中，ZYNQ对每一块文件在写入FLASH之前和之后都要进行校验，确保了写入数据的正确性。在写入的过程中，ZYNQ只对校验错误的数据块产生应答信息，正确数据块不响应，有效提高了下载效率；步骤九：在所述步骤八的过程中，若ZYNQSOC在写入Flash之前发现错误，则向升级计算机发送校验错误应答消息，并停止写入，直至接收到重发的数据块；步骤十：在所述步骤八的过程中，若ZYNQ SOC在写入Flash之后发现错误，则以擦除最小单位，擦除包含错误数据块的Flash；并向升级计算机发送校验错误应答消息，等待接收到重发的数据块；擦除的起始位置由以下公式给出：

Addr=（Ne-Ne%M）*k；

其中Addr表示擦除Flash的起始地址；Ne表示错误块的编号；k表示块的大小，k为256、512、768、1024中的一个数据；M表示Flash擦除的最小单位，通常为4096字节；%表示取余运算。

步骤十一：在所述步骤九和步骤十的过程中，发送错误应答消息中包含期望重发的块编号；步骤九对应的重传数据块编号就是错误数据块的编号，而步骤十对应的重传数据块编号为擦除起始位除以数据块大小；升级计算机收到该信息后，立刻从期望重发的编号处开始重发。

步骤十二：文件下载完毕，ZYNQ SOC自动重启。

虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但它们并不是用来限定本发明的，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明之精神和范围内，自当可作各种变化或润饰，因此本发明的保护范围应当以本申请的权利要求保护范围所界定的为准。

Claims (3)

1.一种ZYNQSOC固件升级方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一：利用ZYNQ 集成开发环境Vivado的SDK生成.bin固件升级文件；步骤二：启动待升级设备，使其内部程序正常运行；

步骤三：利用串口线或者无线链路，连接待升级设备和计算机；

步骤四：在计算机上，运行固件升级软件；打开debug口 ，并调整下载速率；其中下载速率最高为921600波特；调整串口波特率后需关闭串口，并以新的波特率打开串口；

步骤五：利用升级软件指定.bin固件升级文件的路径，选择下载文件块的大小，点击“启动下载”，向ZYNQ SOC发送固件升级请求指令；

步骤六：ZYNQ SOC接收到来自下载计算机的升级下载指令后，比对拟下载固件版本与现固件版本，并向下载计算机反馈是否允许升级；

步骤七：升级计算机收到允许下载的指令后，自动开始下载固件升级文件；所述文件块的大小为256字节的整数倍，即在256、512、768、1024字节这四种选择；所述文件块以整页即256字节写入Flash中；

步骤八：在所述步骤七的过程中，ZYNQ对每一块文件在写入FLASH之前和之后都要进行校验，确保了写入数据的正确性；

在写入的过程中，ZYNQ只对校验错误的数据块产生应答信息，正确数据块不响应，有效提高了下载效率；

步骤九：在所述步骤八的过程中，若ZYNQ SOC在写入Flash之前发现错误，则向升级计算机发送校验错误应答消息，并停止写入，直至接收到重发的数据块；

步骤十：在所述步骤八的过程中，若ZYNQ SOC在写入Flash之后发现错误，则以擦除最小单位，擦除包含错误数据块的Flash；并向升级计算机发送校验错误应答消息，等待接收到重发的数据块；擦除的起始位置由以下公式给出：

Addr=（Ne-Ne%M）*k；其中Addr表示擦除Flash的起始地址；Ne表示错误块的编号；k表示块的大小，k为256、512、768、1024中的一个数据；M表示Flash擦除的最小单位，通常为4096字节；%表示取余运算；

步骤十一：在所述步骤九和步骤十的过程中，发送错误应答消息中包含期望重发的块编号；步骤九对应的重传数据块编号就是错误数据块的编号，而步骤十对应的重传数据块编号为擦除起始位除以数据块大小；升级计算机收到该信息后，立刻从期望重发的编号处开始重发；

步骤十二：文件下载完毕，ZYNQ SOC自动重启。

2.一种ZYNQ SOC固件升级装置，用于如权利要求1的一种ZYNQ SOC固件升级方法；包括Xilinx公司的Zynq芯片、RS232芯片与升级计算机：其特征在于：还包括USB转串口线；所述Zynq芯片的串口连接RS232芯片；如果升级计算机有串口接口，则所述RS232芯片连接升级计算机的串口；

如果升级计算机没有串口接口，所述RS232芯片与USB转串口线相连，所述USB转串口线与计算机的USB接口相连。

3.根据权利要求2所述的一种ZYNQ SOC固件升级装置，其特征在于：还包括无线模块；所述无线模块为蓝牙模块或者WIFI模块；所述Zynq芯片的串口连接RS232芯片；所述计算机连接另一个RS232芯片；两个RS232芯片通过无线模块相连。