CN111142918B - 一种可编程器件程序参数配置和流程控制方法 - Google Patents

一种可编程器件程序参数配置和流程控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种可编程器件程序的参数配置方法，其中，包括：参数配置文件生成过程，包括：将参数配置过程归纳为寄存器读取、寄存器写入、条件延时等待以及延时等待；生成目标文件，使用配置数据结构描述每一个操作并集成到一个参数配置文件中；流程控制文件生成过程，包括：生成目标文件，拆分控制流程，使用流程数据结构每一个流程并集成到一个流程控制文件中；使用编程器将参数配置文件或者流程控制文件固化到程序存储器的指定位置；主处理器程序执行过程，包括：读取程序存储器中的参数配置文件或流程控制文件；解析配置数据或流程数据，并按数据结构约定执行基本操作；根据配置结果或者流程控制结果决定上报执行正常或执行异常。

Description

一种可编程器件程序参数配置和流程控制方法
技术领域
本发明属于嵌入式计算机系统设计技术领域，具体涉及一种可编程器件程序参数配置和流程控制方法。
背景技术
专用嵌入式计算机系统一般主要包括两个部分：一是用于流程控制和处理的主处理器部分，例如MCU、ARM、DSP，编程语言使用汇编、C、C等；二是用于逻辑设计的可编程器件部分，例如CPLD、FPGA等，编程语言采用Verilog、VHDL等。主处理器部分通过可编程器件提供的接口实现算法控制或者外设通信等功能。
由于可编程器件的掉电易失特性，程序一般固化在外部非易失的存储器中，每次系统上电后系统对可编程器件重新进行配置以后便可以正常工作，在可编程器件程序设计的过程中，算法模块或外设控制器涉及很多数据寄存和流程控制，会用到大量的变量和参数，目前为这些变量和参数赋值的方案主要有两种：一是在程序中指定调试稳定的值作为默认值，当需要新值时，重新生成程序和灌装到程序存储器中；二是将变量和参数以寄存器接口提供给主处理器，由主处理器在适当的时间进行初始化或者配置。
在方案一中，逻辑实现较为简单，主处理器程序与可编程器件程序耦合度低，可编程器件程序更改后不需要更改主处理器程序，也不需要进行无关功能的单元测试；但可编程器件程序的更改涉及重新布局布线，可能会对其它逻辑时序带来细微的影响，因此要对所有逻辑重新进行测试；在方案二中，由于设计了主处理器的配置接口，可编程器件程序不需要进行无关逻辑的测试，主处理器程序升级简单，但当主处理器程序功能复杂庞大时，程序的变更同样也需要进行大量的分析决策和测试工作后才能进行版本升级，并且由于程序庞大，在升级的过程中也可能存在更多的不确定性因素。
发明内容
本发明的目的在于体用一种可编程器件程序的参数配置方法，，用于解决现有技术中可能影响其它逻辑时序和程序升级困难的问题。
本发明一种可编程器件程序的参数配置方法，其中，包括：参数配置文件生成过程，包括：将参数配置过程归纳为寄存器读取、寄存器写入、条件延时等待以及延时等待；设计能够准确描述基本操作的配置数据结构；生成目标文件，使用配置数据结构描述每一个操作并集成到一个参数配置文件中；流程控制文件生成过程，包括：将控制流程归纳为寄存器读取、寄存器搬移、寄存器写入、条件延时等待、延时等待、条件跳转以及无条件跳转；设计能够准确描述基本操作的流程数据结构；生成目标文件，拆分控制流程，使用流程数据结构每一个流程并集成到一个流程控制文件中；使用编程器将参数配置文件或者流程控制文件固化到程序存储器的指定位置；主处理器程序执行过程，包括：读取程序存储器中的参数配置文件或流程控制文件；解析配置数据或流程数据，并按数据结构约定执行基本操作；根据配置结果或者流程控制结果决定上报执行正常或执行异常。
根据本发明的一种可编程器件程序的参数配置方法的一实施例，其中，参数配置文件生成过程，包括：寄存器读取、寄存器写入、条件延时等待以及延时等待，并分别进行编码和相关要素分析。
根据本发明的一种可编程器件程序的参数配置方法的一实施例，其中，配置数据结构共占用16个字节，其中操作码2个字节，数值0～65534可以表示最多65535个基本操作，数值65535保留；延时时间2个字节，基本时间单位规定为纳秒、微秒或毫秒，数值1～65535表示最多65535个基本时间单位，数值0表示无穷大的基本时间单位；操作地址4个字节，表示要操作的绝对地址；操作数值4个字节；操作掩码4个字节。
根据本发明的一种可编程器件程序的参数配置方法的一实施例，其中，根据实际配置的需求，统计配置的总数N，定义配置数据结构数组，长度为N；数组中的每一个配置数据结构实例都代表一条配置，根据具体配置需求依次初始化数组中每个配置数据结构实例中的操作码、延时时间、操作地址、操作数值和操作掩码，然后创建参数配置文件，并以二进制的方式打开，将数组中所有数据写入参数配置文件中。
根据本发明的一种可编程器件程序的参数配置方法的一实施例，其中，还包括：使用编程器将参数配置文件固化到程序存储器的指定位置。
根据本发明的一种可编程器件程序的参数配置方法的一实施例，其中，主处理器程序执行过程，包括：主处理器程序读取参数配置文件，主处理器程序启动后寻址到程序存储器的指定位置CONF_OFF，定义配置数据结构数组PARA_SETS，长度为N，将存储器CONF_OFF位置之后的数据复制到数据结构数组PARA_SETS中。
根据本发明的一种可编程器件程序的参数配置方法的一实施例，其中，主处理器程序逐条读取配置数据结构数组PARA_SETS中的配置数据，解析和执行基本操作当操作码为寄存器读取时，主处理器程序将对操作地址执行读操作；当操作码为寄存器写入时，主处理器程序首先从操作地址读取数值RBVAL，将运算后的值写入操作地址；当操作码为延时等待时，主处理器程序将无条件执行OPDELAY时间单位的延时操作；当操作码为条件延时等待时，主处理器程序将首先记录当前系统时间TMBEGIN，在系统时间未超出系统时间TMBEGIN+延时时间OPDELAY的时间内，反复从操作地址读取数值RBVAL，直至数值RBVAL和操作掩码的值与操作数值相等；当操作码为配置终止时，终止参数配置过程；其中，在解析配置数据结构并执行的过程中，如果当前操作码不是配置终止，则执行完当前基本操作后继续解析下一条配置数据结构，否则，终止当前过程。
本发明提出了一种参数配置和流程控制方法，通过在主处理器程序和可编程器件程序间增加了一层接口，解决了现有技术中可能影响其它逻辑时序和程序升级困难的缺点，非常适用于专用嵌入式计算机系统可编程器件程序的参数调试和配置过程。
附图说明
图1是本发明可编程器件程序参数配置和流程控制方法整体结构示意图；
图2是生成参数配置文件或流程控制文件流程示意图；
图3是主处理器程序执行过程示意图；
图4是可编程逻辑器件参数配置的方法示意图；
图5是主处理器程序解析执行参数配置文件示意图；
图6是可编程逻辑器件流程控制的方法示意图；
图7是主处理器程序解析执行流程控制文件示意图；
具体实施方式
为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
本发明的技术方案是：归纳出逻辑的基本操作，并通过基本操作的组合，实现可编程器件程序的参数配置和流程控制，
图1是本发明可编程器件程序参数配置和流程控制方法整体结构示意图；图2是生成参数配置文件或流程控制文件流程示意图；图3是主处理器程序执行过程示意图；图4是可编程逻辑器件参数配置的方法示意图；图5是主处理器程序解析执行参数配置文件示意图；图6是可编程逻辑器件流程控制的方法示意图；图7是主处理器程序解析执行流程控制文件示意图，如图1至图7所示，
本发明可编程器件程序参数配置和流程控制方法包括：
参数配置文件生成过程，包括：
步骤1，基本操作归纳，将参数配置过程归纳为寄存器读取、寄存器写入、条件延时等待、延时等待等基本操作；
步骤2，设计数据结构，设计出能够准确描述基本操作的配置数据结构；
步骤3，生成目标文件，使用配置数据结构描述每一个操作并集成到一个参数配置文件中；
流程控制文件生成过程，包括：
步骤1，基本操作归纳，将控制流程归纳为寄存器读取、寄存器搬移、寄存器写入、条件延时等待、延时等待、条件跳转、无条件跳转等基本操作；
步骤2，设计数据结构，设计出能够准确描述基本操作的流程数据结构；
步骤3，生成目标文件，拆分控制流程，使用流程数据结构每一个流程并集成到一个流程控制文件中；
文件烧写过程，使用编程器将参数配置文件或者流程控制文件固化到程序存储器的指定位置；
主处理器程序执行过程，包括：
步骤1，读取文件，读取程序存储器中的参数配置文件或流程控制文件；
步骤2，解析数据和执行操作，解析配置数据或流程数据，并按数据结构约定执行基本操作；
步骤3，上报执行结果，根据配置结果或者流程控制结果决定上报执行正常或执行异常；
本实施例一提供可编程逻辑器件参数配置的方法，如图4所示，具体步骤如下：
步骤1，对参数配置过程进行归纳。参数配置过程可以归纳为寄存器读取、寄存器写入、条件延时等待、延时等待等基本操作，并分别进行编码和相关要素分析，如表1所示。
步骤2，设计配置数据结构。如表2所示，配置数据结构共占用16个字节，其中操作码(OPCODE)2个字节，数值0～65534可以表示最多65535个基本操作，数值65535保留；延时时间(WAITTM)2个字节，基本时间单位可规定为纳秒、微秒或毫秒，数值1～65535可以表示最多65535个基本时间单位，数值0表示无穷大的基本时间单位；操作地址(OPADDR)4个字节，表示要操作的绝对地址；操作数值(OPVALUE)4个字节；操作掩码(OPMASK)4个字节。
步骤3，根据需求集成参数配置文件。根据实际配置的需求，统计配置的总数N，定义配置数据结构数组，长度为N；数组中的每一个配置数据结构实例都代表一条配置，根据具体配置需求依次初始化数组中每个配置数据结构实例中的操作码、延时时间、操作地址、操作数值和操作掩码，然后创建参数配置文件，并以二进制的方式打开，将数组中所有数据写入参数配置文件中。
步骤4，固化参数配置文件。使用编程器将参数配置文件固化到程序存储器的指定位置CONF_OFF；
步骤5，主处理器程序读取参数配置文件。主处理器程序启动后寻址到程序存储器的指定位置CONF_OFF，定义配置数据结构数组PARA_SETS，长度为N，将存储器CONF_OFF位置之后的数据复制到PARA_SETS中；
步骤6，主处理器解析配置数据并执行。主处理器程序逐条读取配置数据结构数组PARA_SETS中的配置数据，解析和执行基本操作，如图5所示。当操作码为寄存器读取(RDONLY)时，主处理器程序将对操作地址(OPADDR)执行读操作；当操作码为寄存器写入(WTONLY)时，主处理器程序首先从操作地址(OPADDR)读取数值RBVAL，将(RBVAL&OPMASK)|(OPMASK&OPVALUE)运算后的值写入操作地址(OPADDR)；当操作码为延时等待(WAIT)时，主处理器程序将无条件执行OPDELAY时间单位的延时操作；当操作码为条件延时等待(CONWAIT)时，主处理器程序将首先记录当前系统时间TMBEGIN，在系统时间未超出TMBEGIN+OPDELAY的时间内，反复从操作地址(OPADDR)读取数值RBVAL，直至(RBVAL&OPMASK)的值与OPVALUE相等；当操作码为配置终止(TERM)时，终止参数配置过程。
其中，在解析配置数据结构并执行的过程中，如果当前操作码不是配置终止(TERM)，则执行完当前基本操作后继续解析下一条配置数据结构，否则，终止当前过程。
本实施例二提供可编程逻辑器的流程控制的方法，具体步骤如下：
步骤1，对流程控制过程进行归纳。流程控制过程可以归纳为寄存器读取、寄存器搬移、寄存器写入、条件延时等待、延时等待、条件跳转、无条件跳转等基本操作，并分别进行编码和相关相素分析，如表3所示。
步骤2，设计流程数据结构。如表4所示，流程数据结构共占用20个字节，其中操作码(OPCODE)2个字节，数值0～65534可以表示最多65535个基本操作，数值65535保留；延时时间(WAITTM)2个字节，基本时间单位可规定为纳秒、微秒或毫秒，数值1～65535可以表示最多65535个基本时间单位，数值0表示无穷大的基本时间单位；操作地址(OPADDR)4个字节，表示要操作的绝对地址；操作数值(OPVALUE)4个字节；操作掩码(OPMASK)4个字节；操作参数(OPPARM)4个字节，用作条件跳转和寄存器搬移的参数。
步骤3，根据需求集成流程控制文件。根据实际配置的需求，统计流程的总数N，定义流程数据结构数组，长度为N；数组中的每一个流程数据结构实例都代表一个流程，根据具体流程需求依次初始化数组中每个流程数据结构实例中的操作码、延时时间、操作地址、操作数值、操作掩码和操作参数，然后创建流程控制文件，并以二进制的方式打开，将数组中所有数据写入流程控制文件中。
步骤4，固化流程控制文件。使用编程器将流程控制文件固化到程序存储器的指定位置FLOW_OFF。
步骤5，主处理器程序读取流程控制文件。主处理器程序启动后寻址到程序存储器的指定位置FLOW_OFF，定义流程数据结构数组FLOW_SETS，长度为N，将存储器FLOW_OFF位置之后的数据复制到FLOW_SETS。
步骤6，主处理器解析流程数据并执行。主处理器程序逐条读取流程数据结构数组FLOW_SETS中的流程数据，解析和执行基本操作，如图7所示。当操作码为寄存器读取(RDONLY)时，主处理器程序将对操作地址(OPADDR)执行读操作；当操作码为寄存器搬移(MOVE)时，主处理器程序首先从操作地址(OPADDR)读取数值RBVAL，将(RBVAL&OPMASK)运算后的值写入操作地址(OPADDR)指向的地址；当操作码为寄存器写入(WTONLY)时，主处理器程序首先从操作地址(OPADDR)读取数值RBVAL，将(RBVAL&OPMASK)|(OPMASK&OPVALUE)运算后的值写入操作地址(OPADDR)；当操作码为延时等待(WAIT)时，主处理器程序将无条件执行OPDELAY时间单位的延时操作；当操作码为条件延时等待(CONWAIT)时，主处理器程序将首先记录当前系统时间TMBEGIN，在系统时间未超出TMBEGIN+OPDELAY的时间内，反复从操作地址(OPADDR)读取数值RBVAL，直至(RBVAL&OPMASK)的值与OPVALUE相等；当操作码为无条件跳转(JUMP)时，主处理器程序将寻址至流程数据结构数组FLOW_SETS中第OPPARM个流程控制开始解析；当操作码为条件跳转(CONJUMP)时，主处理器程序将反复从OPADDR读取数值RBVAL，当(RBVAL&OPMASK)的值与OPVALUE一致时，寻址流程数据结构数组FLOW_SETS中第OPPARM个流程控制开始解析；当操作码为配置终止(TERM)时，终止流程控制过程。
其中，在解析流程数据结构并执行的过程中，如果当前操作码不是配置终止(TERM)，则执行完当前基本操作后继续解析下一个流程数据结构，否则，终止当前过程。
附表
表1参数配置基本操作码
Figure BDA0002339199590000091
表2配置数据结构
Figure BDA0002339199590000092
Figure BDA0002339199590000101
表3流程控制基本操作码
Figure BDA0002339199590000102
表4流程数据结构
Figure BDA0002339199590000103
Figure BDA0002339199590000111
本发明实施例中，通过配置数据结构的设计能够覆盖大部分配置参数初始化的需求，通过流程数据结构的设计能够实现简单的串行逻辑过程，并且在配置参数和控制流程改动的情况下，不需要重新编译主处理器程序和可编程逻辑器件程序，实现系统更改最小化和影响最小化，在编译阶段、工程化阶段、测试阶段、维护阶段都能够节省大量时间，极大提升工作效率。
专用嵌入式计算机系统需求变动多、参数变更频繁，本发明提供一种可编程器件程序的参数配置方法，结合专用嵌入式计算机系统平台的特点，解耦了主处理器程序和可编程器件程序，在参数调试和配置的过程中做到了程序变更最小和对系统影响最小。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种可编程器件程序的参数配置方法，其特征在于，包括：
参数配置文件生成过程，包括：
将参数配置过程归纳为寄存器读取、寄存器写入、条件延时等待以及延时等待；
设计能够准确描述基本操作的配置数据结构；
生成目标文件，使用配置数据结构描述每一个操作并集成到一个参数配置文件中；
流程控制文件生成过程，包括：
将控制流程归纳为寄存器读取、寄存器搬移、寄存器写入、条件延时等待、延时等待、条件跳转以及无条件跳转；
设计能够准确描述基本操作的流程数据结构；
生成目标文件，拆分控制流程，使用流程数据结构每一个流程并集成到一个流程控制文件中；
使用编程器将参数配置文件和流程控制文件固化到程序存储器的指定位置；
主处理器程序执行过程，包括：
读取程序存储器中的参数配置文件和流程控制文件；
解析配置数据和流程数据，并按数据结构约定执行基本操作；
根据配置结果和流程控制结果决定上报执行正常或执行异常；
其中，
主处理器程序执行过程，包括：主处理器程序读取参数配置文件，主处理器程序启动后寻址到程序存储器的指定位置CONF_OFF，定义配置数据结构数组PARA_SETS，长度为N，将存储器CONF_OFF位置之后的数据复制到数据结构数组PARA_SETS中；
主处理器程序逐条读取配置数据结构数组PARA_SETS中的配置数据，解析和执行基本操作当操作码为寄存器读取时，主处理器程序将对操作地址执行读操作；当操作码为寄存器写入时，主处理器程序首先从操作地址读取数值RBVAL，将运算后的值写入操作地址；当操作码为延时等待时，主处理器程序将无条件执行OPDELAY时间单位的延时操作；当操作码为条件延时等待时，主处理器程序将首先记录当前系统时间TMBEGIN，在系统时间未超出系统时间TMBEGIN+延时时间OPDELAY的时间内，反复从操作地址读取数值RBVAL，直至数值RBVAL和操作掩码的值与操作数值相等；当操作码为配置终止时，终止参数配置过程；
其中，在解析配置数据结构并执行的过程中，如果当前操作码不是配置终止，则执行完当前基本操作后继续解析下一条配置数据结构，否则，终止当前过程。
2.如权利要求1所述的一种可编程器件程序的参数配置方法，其特征在于，参数配置文件生成过程，包括：
寄存器读取、寄存器写入、条件延时等待以及延时等待，并分别进行编码和相关要素分析。
3.如权利要求1所述的一种可编程器件程序的参数配置方法，其特征在于，配置数据结构共占用16个字节，其中操作码2个字节，数值0~65534可以表示最多65535个基本操作，数值65535保留；延时时间2个字节，基本时间单位规定为纳秒、微秒或毫秒，数值1~65535表示最多65535个基本时间单位，数值0表示无穷大的基本时间单位；操作地址4个字节，表示要操作的绝对地址；操作数值4个字节；操作掩码4个字节。
4.如权利要求1所述的一种可编程器件程序的参数配置方法，其特征在于，根据实际配置的需求，统计配置的总数N，定义配置数据结构数组，长度为N；数组中的每一个配置数据结构实例都代表一条配置，根据具体配置需求依次初始化数组中每个配置数据结构实例中的操作码、延时时间、操作地址、操作数值和操作掩码，然后创建参数配置文件，并以二进制的方式打开，将数组中所有数据写入参数配置文件中。
5.如权利要求1所述的一种可编程器件程序的参数配置方法，其特征在于，还包括：使用编程器将参数配置文件固化到程序存储器的指定位置。
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