CN110944042A - 一种基于fpga的在线自动更新协议方法 - Google Patents

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张柯
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Abstract

本发明属于工业级控制系统技术领域，具体涉及一种基于FPGA的在线自动更新协议方法。一个DCS分布式控制系统中包含多块电路板，控制站中控制器作为通信的主节点，其他板卡作为通信的从节点；从节点在上电后先进行初始化获取版本信息，等待控制器读取其状态和版本信息，当接收到控制器的启动命令后，才能启动。上述技术方案可以依靠DCS系统自身来保证板卡程序版本的一致性，无需人工干预；板卡进行热更换时，能够对板卡的版本进行确认，不一致时，自动更新。

Description

一种基于FPGA的在线自动更新协议方法
技术领域
本发明属于工业级控制系统技术领域，具体涉及一种基于FPGA的在线自动更新协议方法。
背景技术
在核电和工业控制等领域，一个分布式控制系统(DCS)往往有几百甚至几千块电路板，每个电路板有1个甚至多个处理器(FPGA、CPU)由于生产批次不同、或者板卡损坏更换，都可能导致处理器的程序版本存在不一致，由于数量众多排查困难，亟需研制一种基于FPGA的在线自动更新协议方法，从而解决上述问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种基于FPGA的在线自动更新协议方法，从而能于对分布式控制系统(DCS)中的处理器(CPU、FPGA)的程序版本进行确认，当不是预期版本时，自动进行更新。
为了实现这一目的，本发明采取的技术方案是：
一种基于FPGA的在线自动更新协议方法，一个DCS分布式控制系统中包含多块电路板，控制站中控制器作为通信的主节点，其他板卡作为通信的从节点；从节点在上电后先进行初始化获取版本信息，等待控制器读取其状态和版本信息，当接收到控制器的启动命令后，才能启动；
具体包括以下步骤：
(1)控制站各板卡处理器程序存储
工程师站编译工程组态时，将DCS控制站的所有板卡的配置信息一起编译，下装到控制器中；
控制站下装数据区按模块存储了CPU或FPGA的程序及校验信息，功能区分是控制站所有模块配置信息，地址根据配置分配；
(2)控制站各板卡处理器程序版本确认；
当控制站启动、更换新板卡时，控制器与站内其他板卡依次建立通信，首先询问该板卡的版本信息和状态；
板卡的状态分为以下四种：
一、板卡刚上电初始化中；
二、板卡初始化完成，等待启动；
三、板卡初始化失败；
四、板卡处于运行状态；
(3)控制站各板卡处理器程序版本更新
当其他板卡发送的程序版本信息与控制器本地存储版本不一致时，控制器将此板卡的程序逐包发送，然后回读比对成功后，发送复位命令，板卡进行初始化，此后控制器读取此板卡的程序版本并且比对成功后，发送启动命令启动此板卡。
进一步的，如上所述的一种基于FPGA的在线自动更新协议方法，步骤(1)中，板卡包括控制器和其他板卡。
进一步的，如上所述的一种基于FPGA的在线自动更新协议方法，步骤(1)中，配置信息包括板卡槽位、程序版本、程序所存的位置、校验。
进一步的，如上所述的一种基于FPGA的在线自动更新协议方法，在控制器存储分配表中，分组表头1的功能区分为预留区，地址为0x00-0x3FF。
进一步的，如上所述的一种基于FPGA的在线自动更新协议方法，分组表头2存储了每个板卡的CPU或FPGA程序版本及存储位置信息，功能区分包括三部分：(a)模块1-模块56的配置信息；每个模块16byte；模块1地址为0x400～0x40F，模块2地址为0x410～0x41F。。。。。。模块56地址为0x770～0x77F；(b)保留区；地址为0x780～0xBFB；(c)CRC32，地址为0xBFC～0xBFF。
进一步的，如上所述的一种基于FPGA的在线自动更新协议方法，分组表头2的模块1-模块56的模块版本信息中：
地址偏移0x00表示模块类型；
地址偏移0x01表示模块是否在位；
地址偏移0x02表示模块逻辑地址；
地址偏移0x03～0x05表示配置文件起始地址；
地址偏移0x06～0x08表示配置文件终止地址；
地址偏移0x09～0x0C表示目标模块存储器版本；
地址偏移0x0D～x0F表示保留区。
进一步的，如上所述的一种基于FPGA的在线自动更新协议方法，步骤(2)中：
当板卡处于第一种状态时，控制器跳过此板卡；
当板卡处于第二种状态时，控制器询问版本，比对与本地存储的版本信息是否一致：如果不一致，则进行下装更新程序版本，完成后发送复位此板卡的命令；若一致，发送启动命令，板卡进入运行状态；
当板卡处于第三种状态，控制器直接进行下装更新程序版本，完成后发送复位此板卡的命令；
当板卡处于第四种状态，则不作任何操作。
本发明技术方案的有益效果在于：
可以依靠DCS系统自身来保证板卡程序版本的一致性，无需人工干预；
板卡进行热更换时，能够对板卡的版本进行确认，不一致时，自动更新。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明技术方案进行详细说明。
一种基于FPGA的在线自动更新协议方法，一个DCS分布式控制系统中包含多块电路板，控制站中控制器作为通信的主节点，其他板卡作为通信的从节点；从节点在上电后先进行初始化获取版本信息，等待控制器读取其状态和版本信息，当接收到控制器的启动命令后，才能启动；
具体包括以下步骤：
(1)控制站各板卡处理器程序存储
工程师站编译工程组态时，将DCS控制站的所有板卡的配置信息一起编译，下装到控制器中；
板卡包括控制器和其他板卡；
配置信息包括板卡槽位、程序版本、程序所存的位置、校验；
在控制器存储分配表中，分组表头1的功能区分为预留区，地址为0x00-0x3FF；
分组表头2存储了每个板卡的CPU或FPGA程序版本及存储位置信息，功能区分包括三部分：(a)模块1-模块56的配置信息；每个模块16byte；模块1地址为0x400～0x40F，模块2地址为0x410～0x41F。。。。。。模块56地址为0x770～0x77F；(b)保留区；地址为0x780～0xBFB；(c)CRC32，地址为0xBFC～0xBFF；
分组表头2的模块1-模块56的模块版本信息中：
地址偏移0x00表示模块类型；
地址偏移0x01表示模块是否在位；
地址偏移0x02表示模块逻辑地址；
地址偏移0x03～0x05表示配置文件起始地址；
地址偏移0x06～0x08表示配置文件终止地址；
地址偏移0x09～0x0C表示目标模块存储器版本；
地址偏移0x0D～x0F表示保留区；
控制站下装数据区按模块存储了CPU或FPGA的程序及校验信息，功能区分是控制站所有模块配置信息，地址根据配置分配；
(2)控制站各板卡处理器程序版本确认；
当控制站启动、更换新板卡时，控制器与站内其他板卡依次建立通信，首先询问该板卡的版本信息和状态；
板卡的状态分为以下四种：
一、板卡刚上电初始化中；
二、板卡初始化完成，等待启动；
三、板卡初始化失败；
四、板卡处于运行状态；
当板卡处于第一种状态时，控制器跳过此板卡；
当板卡处于第二种状态时，控制器询问版本，比对与本地存储的版本信息是否一致：如果不一致，则进行下装更新程序版本，完成后发送复位此板卡的命令；若一致，发送启动命令，板卡进入运行状态；
当板卡处于第三种状态，控制器直接进行下装更新程序版本，完成后发送复位此板卡的命令；
当板卡处于第四种状态，则不作任何操作。
(3)控制站各板卡处理器程序版本更新
当其他板卡发送的程序版本信息与控制器本地存储版本不一致时，控制器将此板卡的程序逐包发送，然后回读比对成功后，发送复位命令，板卡进行初始化，此后控制器读取此板卡的程序版本并且比对成功后，发送启动命令启动此板卡。

Claims (8)

1.一种基于FPGA的在线自动更新协议方法，其特征在于，一个DCS分布式控制系统中包含多块电路板，控制站中控制器作为通信的主节点，其他板卡作为通信的从节点；从节点在上电后先进行初始化获取版本信息，等待控制器读取其状态和版本信息，当接收到控制器的启动命令后，才能启动；
具体包括以下步骤：
(1)控制站各板卡处理器程序存储
工程师站编译工程组态时，将DCS控制站的所有板卡的配置信息一起编译，下装到控制器中；
控制站下装数据区按模块存储了CPU或FPGA的程序及校验信息，功能区分是控制站所有模块配置信息，地址根据配置分配；
(2)控制站各板卡处理器程序版本确认；
当控制站启动、更换新板卡时，控制器与站内其他板卡依次建立通信，首先询问该板卡的版本信息和状态；
板卡的状态分为以下四种：
一、板卡刚上电初始化中；
二、板卡初始化完成，等待启动；
三、板卡初始化失败；
四、板卡处于运行状态；
(3)控制站各板卡处理器程序版本更新
当其他板卡发送的程序版本信息与控制器本地存储版本不一致时，控制器将此板卡的程序逐包发送，然后回读比对成功后，发送复位命令，板卡进行初始化，此后控制器读取此板卡的程序版本并且比对成功后，发送启动命令启动此板卡。
2.如权利要求所述的一种基于FPGA的在线自动更新协议方法，其特征在于：步骤(1)中，板卡包括控制器和其他板卡。
3.如权利要求所述的一种基于FPGA的在线自动更新协议方法，其特征在于：
步骤(1)中，配置信息包括板卡槽位、程序版本、程序所存的位置、校验。
4.如权利要求所述的一种基于FPGA的在线自动更新协议方法，其特征在于：
在控制器存储分配表中，分组表头1的功能区分为预留区，地址为0x00-0x3FF。
5.如权利要求所述的一种基于FPGA的在线自动更新协议方法，其特征在于：
分组表头2存储了每个板卡的CPU或FPGA程序版本及存储位置信息，功能区分包括三部分：(a)模块1-模块56的配置信息；每个模块16byte；模块1地址为0x400～0x40F，模块2地址为0x410～0x41F。。。。。。模块56地址为0x770～0x77F；(b)保留区；地址为0x780～0xBFB；(c)CRC32，地址为0xBFC～0xBFF。
6.如权利要求所述的一种基于FPGA的在线自动更新协议方法，其特征在于：
分组表头2的模块1-模块56的模块版本信息中：
地址偏移0x00表示模块类型；
地址偏移0x01表示模块是否在位；
地址偏移0x02表示模块逻辑地址；
地址偏移0x03～0x05表示配置文件起始地址；
地址偏移0x06～0x08表示配置文件终止地址；
地址偏移0x09～0x0C表示目标模块存储器版本；
地址偏移0x0D～x0F表示保留区。
7.如权利要求所述的一种基于FPGA的在线自动更新协议方法，其特征在于：步骤(2)中：
当板卡处于第一种状态时，控制器跳过此板卡；
当板卡处于第二种状态时，控制器询问版本，比对与本地存储的版本信息是否一致：如果不一致，则进行下装更新程序版本，完成后发送复位此板卡的命令；若一致，发送启动命令，板卡进入运行状态；
当板卡处于第三种状态，控制器直接进行下装更新程序版本，完成后发送复位此板卡的命令；
当板卡处于第四种状态，则不作任何操作。
8.如权利要求所述的一种基于FPGA的在线自动更新协议方法，其特征在于：步骤(1)中，板卡包括控制器和其他板卡；
配置信息包括板卡槽位、程序版本、程序所存的位置、校验；
在控制器存储分配表中，分组表头1的功能区分为预留区，地址为0x00-0x3FF；
分组表头2存储了每个板卡的CPU或FPGA程序版本及存储位置信息，功能区分包括三部分：(a)模块1-模块56的配置信息；每个模块16byte；模块1地址为0x400～0x40F，模块2地址为0x410～0x41F。。。。。。模块56地址为0x770～0x77F；(b)保留区；地址为0x780～0xBFB；(c)CRC32，地址为0xBFC～0xBFF；
分组表头2的模块1-模块56的模块版本信息中：
地址偏移0x00表示模块类型；
地址偏移0x01表示模块是否在位；
地址偏移0x02表示模块逻辑地址；
地址偏移0x03～0x05表示配置文件起始地址；
地址偏移0x06～0x08表示配置文件终止地址；
地址偏移0x09～0x0C表示目标模块存储器版本；
地址偏移0x0D～x0F表示保留区；
步骤(2)中：
当板卡处于第一种状态时，控制器跳过此板卡；
当板卡处于第二种状态时，控制器询问版本，比对与本地存储的版本信息是否一致：如果不一致，则进行下装更新程序版本，完成后发送复位此板卡的命令；若一致，发送启动命令，板卡进入运行状态；
当板卡处于第三种状态，控制器直接进行下装更新程序版本，完成后发送复位此板卡的命令；
当板卡处于第四种状态，则不作任何操作。
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