CN111309353B - 一种基于服务器控制板更新运算板fpga固件的方法及设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种基于服务器控制板更新运算板FPGA固件的方法及设备，接收更新执行文件，并将更新执行文件转换为更新序列信息；连接待更新FPGA，判断当前待更新固件是否满足更新条件；如满足更新条件，则通过更新执行模块执行更新序列信息对待更新FPGA进行更新。基于服务器运算板系统将接收的usb命令转换为jtag固件命令，进而实现对系统中的更新升级命令以及数据信息进行统一配置，便于更新。可以基于用户输入的更新数据进行更新，也可以基于主机对其他主机进行更新，主机之间的更新方式可以基于预设的时间，或预设的调节来进行，实现自动更新。避免了单独对每个运算板进行更新升级，不仅工作量大的问题。

Description

一种基于服务器控制板更新运算板FPGA固件的方法及设备
技术领域
本发明涉及linux系统的单片机技术领域，尤其涉及一种对服务器运算板程序的更新系统，方法及设备。
背景技术
在超算中心中，服务器通过网络与控制器主板连接，控制板通过PCIE和JTAG对运算板连接，服务器对控制板发送任务请求，控制板对运算板发送数据请求，运算板反馈给控制板数据处理结果，控制板最后反馈给服务器任务处理结果。
基于实际需要对服务器中的运算板软件进行更新升级，一般运算板可以通过更新固件来提升运算板的数据处理速度，由于服务器中运算板数量庞大，如果单独对每个运算板进行更新升级，不仅工作量大，而且由于运算板的命令程序不同，代码编译方式不同，导致操作难度大，无法进行统一的更新升级，所以不适合单独对每块运算板单独更新，这样导致无法对服务器中的运算板做到及时更新升级，以及更新操作难度大，使得服务器无法适应需求。
发明内容
为了克服上述现有技术中的不足，本发明提供一种基于服务器控制板程序更新系统，包括：数据处理模块，数据接口模块以及更新执行模块；
数据处理模块用于接收更新执行文件，并将更新执行文件转换为更新序列信息；
数据处理模块通过数据接口模块连接待更新固件，判断当前待更新固件是否满足更新条件；
如满足更新条件，则通过更新执行模块执行更新序列信息对待更新固件进行更新。
本发明还提供一种基于服务器运算板程序更新方法，方法包括：
接收更新执行文件，并将更新执行文件转换为更新序列信息；
连接待更新固件，判断当前待更新固件是否满足更新条件；
如满足更新条件，则通过更新执行模块执行更新序列信息对待更新固件进行更新。
方法还包括：
获取用户输入的更新数据信息，并解析出待更新的固件编码以及更新执行文件路径；
从更新执行文件路径读取更新执行文件，并将更新执行文件解析为更新执行模块可识别的更新序列信息；
将解析后的更新序列信息储存到链表中，链表中每一个链表节点对应一条更新执行命令；
根据更新数据处理模块提供的链表，执行更新进程，以实现固件更新功能。
本发明还提供一种设备，包括：基于服务器控制板程序更新系统。
从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：
基于服务器控制板程序更新系统将接收的usb命令转换为jtag固件命令，进而实现对系统中的更新升级命令以及数据信息进行统一配置，便于更新。
本发明涉及的系统可以基于用户输入的更新数据进行更新，也可以基于主机对其他主机进行更新，主机之间的更新方式可以基于预设的时间，或预设的调节来进行，实现自动更新。避免了单独对每个运算板进行更新升级，不仅工作量大的问题。
对更新信息进行转换，接收更新执行文件，并将更新执行文件转换为更新序列信息，实现对统一的更新升级，满足更新需要。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为对服务器运算板程序的更新系统示意图；
图2为基于服务器运算板程序更新方法流程图。
具体实施方式
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
附图中所示的方框图仅仅是功能实体，不一定必须与物理上独立的实体相对应。即，可以采用软件形式来实现这些功能实体，或在一个或多个硬件模块或集成电路中实现这些功能实体，或在不同网络和/或处理器装置和/或微控制器装置中实现这些功能实体。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口、装置或单元的间接耦合或通信连接，也可以是电的，机械的或其它的形式连接。
本发明提供一种基于服务器控制板程序更新系统，如图1所示，包括：数据处理模块1，数据接口模块2以及更新执行模块3；
数据处理模块1用于接收更新执行文件，并将更新执行文件转换为更新序列信息；数据处理模块1通过数据接口模块2连接待更新固件4，判断当前待更新固件4是否满足更新条件；如满足更新条件，则通过更新执行模块3执行更新序列信息对待更新固件4进行更新。
判断当前待更新固件4是否满足更新条件；更新条件可以为当前待更新固件4是否在工作中，或是否配置为可更新状态，或是否形成与数据处理模块1的连接状态。
本发明中的数据处理模块1包括一个或多个处理器执行，如一个或多个数字信号处理器(DSP)，通用微处理器，特定应用集成电路(ASICs)，现场可编程门阵列(FPGA)，或者其它等价物把集成电路或离散逻辑电路。因此，术语“处理器，”由于在用于本文时可以指任何前述结构或任何其它的结构更适于实现的这里所描述的技术。另外，在一些方面，本公开中所描述的功能可以提供在软件模块和硬件模块。
数据处理模块1，数据接口模块2以及更新执行模块3可以配置到设备上，相互配合，对待更新固件4的更新。
为便于理解本发明的发明目的，待更新固件4可以为JTAG固件，数据接口模块2可以JTAG接口。数据处理模块1采用MCU，更新执行模块3可以为驱动程序和应用程序。
MCU将接收的usb命令转换为jtag固件命令，进而实现对系统中的更新升级命令以及数据信息进行统一配置，便于更新。
MCU基于JTAG接口的FPGA固件更新功能。其中，MCU负责将接收到USB指令转化为JTAG序列，实现与FPGA的通信；数据接口模块2是MCU与JTAG固件间的桥梁，负责向应用程序提供一组操作接口，使应用程序能够通过该接口模块与FPGA的通信；更新执行模块3的应用程序负责调用驱动程序提供与FPGA执行更新进程，根据指定的可执行文件(如*.xsvf文件)对FPGA固件进行更新。
其中，数据接口模块2可以用户接口和JTAG接口为外部接口；
数据处理模块1接收更新执行文件编译成为.ko文件格式，加载到系统中，当接入外接FPGA设备时，驱动根据主设备号和次设备号能够成功检测和注册外接设备。
数据处理模块1将xsvf文件解析能够识别的USB命令，并打开更新执行模块3驱动程序为上层提供的接口，调用读写函数与MCU固件交互，数据处理模块1解析收到的USB命令，将其转化为JTAG序列，并通过JTAG接口传送给FPGA。
本发明的更新方式可以基于获取用户输入更新数据，进而进行更新操作。
还有一种基于系统中多个主机互联，实现多个主机同时同步更新操作。可以由其中一个主机发起，来进行对其他的更新操作。
本发明中，数据处理模块1包括：用户输入数据解析单元和更新数据处理单元；
用户输入数据解析单元用于获取用户输入的更新数据信息，并解析出待更新的固件编码以及更新执行文件路径；
这里根据用户在控制台输入的命令，获取更新数据信息所使用的可执行文件(xsvf文件)路径和目标FPGA编号。命令共包含2-3个参数，用户输入接口(EX_I003)。
更新数据处理单元用于从更新执行文件路径读取更新执行文件，并将更新执行文件解析为更新执行模块3可识别的更新序列信息；将解析后的更新序列信息储存到链表中，链表中每一个链表节点对应一条更新执行命令；
更新数据处理单元从指定的路径读取xsvf文件，并将xsvf文件解析能够识别的USB命令。解析后的USB命令存放于一个链表中，链表中每一个节点对应一条USB命令。除USB命令外，节点还记录了xsvf命令、需要读取的Bit数、命令等待时间等信息，节点各字段的含义如表1所示。
表1命令节点各字段含义
Figure BDA0002376417400000051
Figure BDA0002376417400000061
更新执行模块3还用于根据更新数据处理模块1提供的链表，执行更新进程，以实现固件更新功能。
更新执行模块3通过数据接口模块2采用单一线程与待更新固件4通信连接；更新执行模块3采用轮询的方式通过数据接口模块2与多个待更新固件4通信连接，执行更新执行文件；
若某个待更新固件4所对应的数据接口模块2有待发送的更新执行命令，且处在等待状态，则数据接口模块2向更新执行模块3发送置位等待标志；更新执行模块3判断是否已达到等待预设时长；
若未达到等待预设时长，则处理其他更新进程；若达到等待预设时长，则通过数据接口模块2向待更新固件4发送更新执行命令，并对所述数据接口模块2执行等待清零命令。
基于上述的实施例，这里根据xsvf文件解析提供的USB命令链表，数据处理模块1进行数据交互，以实现FPGA固件更新功能。为加快FPGA固件更新速度并提高可靠性，更新执行模块3采用单一线程实现，以减小线程切换消耗的时间并避免线程间同步处理不当造成的更新失败。同时，考虑到用户可通过“-a”参数同时更新四路FPGA，更新执行模块3采用轮询的方式操作4个JTAG接口：若某个JTAG接口有待发送的USB命令且未处在等待状态，则发送USB命令并置位等待标志；若处在等待状态，则判断是否已达到等待时间，若未达到等待时间则处理另一个JTAG接口，若达到等待时间则清零等待标志并发送USB命令。
本发明中通过主机之间来进行更新的方式为：数据处理模块1还包括：主机数据获取单元和主机命令解析单元；
主机数据获取单元用于接收并处理来主机发送的更新执行文件；主机发送的更新执行文件配置有枚举控制命令和更新执行数据；数据接口模块2根据预设协议，对枚举控制命令进行响应，以配合完成枚举过程；
具体的实施方式可以为，数据处理模块1接收并处理来自USB主机的USB数据。来自主机的USB数据共分为2部分：USB枚举控制命令和USB通信数据。USB枚举控制命令在USB通信模块内部进行处理，数据处理模块1根据USB协议，对枚举控制命令进行响应，以配合完成USB枚举过程；USB通信数据即来自驱动程序的USB命令，收到该类数据后，将交由主机命令解析单元处理。
主机命令解析单元用于对更新执行数据进行解析，解析出控制字段，更新执行模块3根据解析出的控制字段执行更新进程。
主机命令解析单元对USB通信模块收到的USB命令进行解析，所处理的USB命令格式如下：第1字节为命令的控制字段，其中bit7表示命令类型，0表示基本交互命令(如获取固件版本号，读取JTAG引脚电平等)，1表示与JTAG时序相关的命令，bit5-6表示JTAG接口编号，00表示JTAG接口1，01表示JTAG接口2，10表示JTAG接口3，11表示JTAG接口4；bit4保留；bit3-bit0表示命令编号，各命令的具体含义如表2所示。
表2USB命令
Figure BDA0002376417400000071
更新执行模块3还用于根据主机命令解析单元的解析结果，通过数据接口模块2与待更新固件4通信连接更新执行模块3所输出的更新序列信息包括对待更新固件4的数据控制和数据读写；基于时钟跳变控制引脚电平的变化，以实现数据读写。
更新执行模块3根据主机命令解析单元的解析结果，通过电路板上的2个JTAG接口输出JTAG序列，与JTAG链路上的FPGA通信。JTAG通信模块所输出的JTAG序列包括JTAG状态机控制和数据读写，状态机控制负责在每个时钟跳变控制TMS引脚的电平，以实现JTAG状态转化；数据读写负责在每个时钟跳变沿控制TDI引脚电平，并记录TDO引脚电平，以实现数据读写。
本发明为了能够实现对更新设备的管理，对数据处理模块1与待更新固件4之间的数据通信建立安全连接，还包括：注册注销模块；
注册注销模块用于将数据处理模块1通过数据接口模块2加载到待更新固件4中，并启动程序探测函数，将数据处理模块1与待更新固件4相匹配，并相互识别；识别成功时，建立数据处理模块1与待更新固件4之间的数据通信；还用于断开数据处理模块1与待更新固件4之间的数据通信。数据处理模块1还用于配置对待更新固件4进行数据写入及读取的控制程序；数据的写入操作是将内核空间中的数据写入到待更新固件4的寄存器中；数据的读取操作是从待更新固件4的寄存器中读取数据到内核空间中；还用于在数据的写入过程、或读取过程发生异常时，提供异常信息报警，并终止程序的执行。
基于上述基于服务器控制板程序更新系统，本发明还提供一种基于服务器运算板程序更新方法，如图2所示，方法包括：
S11，接收更新执行文件，并将更新执行文件转换为更新序列信息；
S12，连接待更新固件4，判断当前待更新固件4是否满足更新条件；
S13，如满足更新条件，则通过更新执行模块3执行更新序列信息对待更新固件4进行更新。
进一步的方法还包括：
获取用户输入的更新数据信息，并解析出待更新的固件编码以及更新执行文件路径；
从更新执行文件路径读取更新执行文件，并将更新执行文件解析为更新执行模块3可识别的更新序列信息；
将解析后的更新序列信息储存到链表中，链表中每一个链表节点对应一条更新执行命令；
根据更新数据处理模块1提供的链表，执行更新进程，以实现固件更新功能。
这里所描述的技术可以实现在硬件，软件，固件或它们的任何组合。所述的各种特征为模块，单元或组件可以一起实现在集成逻辑装置或分开作为离散的但可互操作的逻辑器件或其他硬件设备。在一些情况下，电子电路的各种特征可以被实现为一个或多个集成电路器件，诸如集成电路芯片或芯片组。
如果在硬件中实现，本发明涉及一种装置，例如可以作为处理器或者集成电路装置，诸如集成电路芯片或芯片组。可替换地或附加地，如果软件或固件中实现，所述技术可实现至少部分地由计算机可读的数据存储介质，包括指令，当执行时，使处理器执行一个或更多的上述方法。例如，计算机可读的数据存储介质可以存储诸如由处理器执行的指令。
基于上述系统及方法，本发明还提供一种设备，包括：基于服务器控制板程序更新系统。
设备是结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种基于服务器控制板程序更新系统，其特征在于：包括：数据处理模块，数据接口模块以及更新执行模块；
数据处理模块用于接收更新执行文件，并将更新执行文件转换为更新序列信息；
数据处理模块通过数据接口模块连接待更新固件，判断当前待更新固件是否满足更新条件；
如满足更新条件，则通过更新执行模块执行更新序列信息对待更新固件进行更新；
数据处理模块包括用户输入数据解析单元和更新数据处理单元；
用户输入数据解析单元用于获取用户输入的更新数据信息，并解析出待更新的固件编码以及更新执行文件路径；
更新数据处理单元用于从更新执行文件路径读取更新执行文件，并将更新执行文件解析为更新执行模块可识别的更新序列信息；
将解析后的更新序列信息储存到链表中，链表中每一个链表节点对应一条更新执行命令；
更新执行模块还用于根据更新数据处理模块提供的链表，执行更新进程，以实现固件更新功能；
更新执行模块通过数据接口模块采用单一线程与待更新固件通信连接；
更新执行模块采用轮询的方式通过数据接口模块与多个待更新固件通信连接，执行更新执行文件；
若某个待更新固件所对应的数据接口模块有待发送的更新执行命令，且处在等待状态，则数据接口模块向更新执行模块发送置位等待标志；
更新执行模块判断是否已达到等待预设时长；
若未达到等待预设时长，则处理其他更新进程；
若达到等待预设时长，则通过数据接口模块向待更新固件发送更新执行命令，并对所述数据接口模块执行等待清零命令。
2.根据权利要求1所述的基于服务器控制板程序更新系统，其特征在于：
数据处理模块还包括主机数据获取单元和主机命令解析单元；
主机数据获取单元用于接收并处理来主机发送的更新执行文件；
主机发送的更新执行文件配置有枚举控制命令和更新执行数据；
数据接口模块根据预设协议，对枚举控制命令进行响应，以配合完成枚举过程；
主机命令解析单元用于对更新执行数据进行解析，解析出控制字段，更新执行模块根据解析出的控制字段执行更新进程。
3.根据权利要求2所述的基于服务器控制板程序更新系统，其特征在于：
更新执行模块还用于根据主机命令解析单元的解析结果，通过数据接口模块与待更新固件通信连接；
更新执行模块所输出的更新序列信息包括对待更新固件的数据控制和数据读写；基于时钟跳变控制引脚电平的变化，以实现数据读写。
4.根据权利要求1所述的基于服务器控制板程序更新系统，其特征在于：
还包括：注册注销模块；
注册注销模块用于将数据处理模块通过数据接口模块加载到待更新固件中，并启动程序探测函数，将数据处理模块与待更新固件相匹配，并相互识别；识别成功时，建立数据处理模块与待更新固件之间的数据通信；
还用于断开数据处理模块与待更新固件之间的数据通信。
5.根据权利要求1所述的基于服务器控制板程序更新系统，其特征在于：
数据处理模块还用于配置对待更新固件进行数据写入及读取的控制程序；
数据的写入操作是将内核空间中的数据写入到待更新固件的寄存器中；
数据的读取操作是从待更新固件的寄存器中读取数据到内核空间中；
还用于在数据的写入过程、或读取过程发生异常时，提供异常信息报警，并终止程序的执行。
6.一种基于权利要求l所述的基于服务器控制板程序更新系统的服务器运算板程序更新方法，其特征在于：
方法包括：接收更新执行文件，并将更新执行文件转换为更新序列信息；
连接待更新固件，判断当前待更新固件是否满足更新条件；
如满足更新条件，则通过更新执行模块执行更新序列信息对待更新固件进行更新。
7.根据权利要求6所述的服务器运算板程序更新方法，其特征在于：
方法还包括：获取用户输入的更新数据信息，并解析出待更新的固件编码以及更新执行文件路径；
从更新执行文件路径读取更新执行文件，并将更新执行文件解析为更新执行模块可识别的更新序列信息；
将解析后的更新序列信息储存到链表中，链表中每一个链表节点对应一条更新执行命令；
根据更新数据处理模块提供的链表，执行更新进程，以实现固件更新功能。
8.一种处理器，其特征在于：处理器包括计算机可读的数据存储介质，计算机可读的数据存储介质存储有指令，当执行时指令时，使处理器执行如权利要求6所述的服务器运算板程序更新方法。
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