CN113791810B - 基于zynq平台的远程升级方法、装置及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基于ZYNQ平台的远程升级方法、装置及系统，方法包括：将引导程序加载器FSBL加载至片上存储器OCM，并基于FSBL完成硬件初始化；确定收到升级指令，基于引导程序加载器FSBL加载空中下载单元OTA，得到远程升级数据；将远程升级数据写入闪存FLASH，以远程升级系统程序或应用程序；确定远程升级数据写入成功，加载远程升级后的系统程序或应用程序，并移交控制权至远程升级后的系统程序或应用程序。本发明通过引导程序加载器FSBL，针对系统程序或应用程序的二次加载引导过程，从而解决了多系统切换场景下，远程升级可靠性不足的问题，实现了扩展性强，可靠性高，通用性好，易移植的远程升级。
Description
技术领域
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种基于ZYNQ平台的远程升级方法、装置及系统。
背景技术
ZYNQ平台的远程升级功能通常基于远程升级系统实现。远程升级系统，是专门为远程升级功能制作的操作系统。
远程升级系统虽然具有结构简单、便于扩充、可靠性高、适用于各种复杂场景的优点，但针对多系统切换的场景适应性不佳。
具体来说，现有技术的常规做法是把远程升级功能集成到一套操作系统当中去，这种方式如果升级失败的话容易导致系统崩溃，其他功能也可能也无法正常使用，会存在各种不可控风险。
因此，如何设计一种支持多系统切换的、安全可靠的远程升级方法、装置及系统，成为了业内亟需解决的问题。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种基于ZYNQ平台的远程升级方法、装置及系统。
本发明提供一种基于ZYNQ平台的远程升级方法，应用于远程升级系统，包括：
将引导程序加载器FSBL加载至片上存储器OCM，并基于所述引导程序加载器FSBL完成硬件初始化；
确定收到升级指令，基于引导程序加载器FSBL加载空中下载单元OTA，得到远程升级数据；
将所述远程升级数据写入闪存FLASH，以远程升级系统程序或应用程序；
确定所述远程升级数据写入成功，加载远程升级后的系统程序或应用程序，并移交控制权至所述远程升级后的系统程序或应用程序。
根据本发明提供的一种基于ZYNQ平台的远程升级方法，所述将引导程序加载器FSBL加载至片上存储器OCM，并基于所述引导程序加载器FSBL完成硬件初始化的步骤后，还包括：
确定未收到升级指令，加载系统程序或应用程序并移交控制权至所述系统程序或应用程序。
根据本发明提供的一种基于ZYNQ平台的远程升级方法，在所述将所述远程升级数据写入闪存FLASH，以远程升级系统程序或应用程序的步骤后，还包括：
确定所述远程升级数据写入失败，加载备份的系统程序或应用程序，并移交控制权至所述备份的系统程序或应用程序。
根据本发明提供的一种基于ZYNQ平台的远程升级方法，所述系统程序包括VxWorks系统。
根据本发明提供的一种基于ZYNQ平台的远程升级方法，所述加载远程升级后的系统程序或应用程序，并移交控制权至所述远程升级后的系统程序或应用程序的步骤包括：
加载远程升级后的VxWorks系统，并移交控制权至所述远程升级后的VxWorks系统，以使得所述远程升级后的VxWorks系统的启动接口BOOTROM加载系统镜像和用户应用程序。
本发明还提供一种基于ZYNQ平台的远程升级装置，能够应用上述的基于ZYNQ平台的远程升级方法，包括ZYNQ PS部分；
所述ZYNQ PS部分包括万兆网、双倍速率同步动态随机存储器DDR、闪存FLASH以及通用异步收发传输器接口UART；
所述闪存FLASH包括：
第一存储单元，用于存储ZYNQ芯片的FSBL程序；
第二存储单元，用于存储支持OTA功能的最小功能FPGA程序，以支持启动过程中远程升级；
第三存储单元，用于存储远程升级程序；
第四存储单元，用于存储升级后会被更新成最新版本的系统程序或应用程序；
第五存储单元，用于共享存储多个操作系统或用户应用程序；
第六存储单元，用于存储供版本回退的原始系统程序或应用程序。
本发明还提供一种基于ZYNQ平台的远程升级系统，包括：
初始化模块，用于将引导程序加载器FSBL加载至片上存储器OCM，并基于所述引导程序加载器FSBL完成硬件初始化；
数据获取模块，用于确定收到升级指令，基于引导程序加载器FSBL加载空中下载单元OTA，得到远程升级数据；
升级模块，用于将所述远程升级数据写入闪存FLASH，以远程升级系统程序或应用程序；
系统切换模块，用于确定所述远程升级数据写入成功，加载远程升级后的系统程序或应用程序，并移交控制权至所述远程升级后的系统程序或应用程序。
本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述基于ZYNQ平台的远程升级方法的步骤。
本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述基于ZYNQ平台的远程升级方法的步骤。
本发明还提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述基于ZYNQ平台的远程升级方法的步骤。
本发明提供的基于ZYNQ平台的远程升级方法、装置及系统，通过引导程序加载器FSBL，针对系统程序或应用程序的二次加载引导过程，从而解决了多系统切换场景下，远程升级可靠性不足的问题，实现了扩展性强，可靠性高，通用性好，易移植的远程升级。
附图说明
为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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是本发明提供的基于ZYNQ平台的远程升级方法的流程示意图；
图2是本发明提供的基于ZYNQ平台的远程升级装置的运行流程示意图；
图3是本发明提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面结合图1描述本发明的基于ZYNQ平台的远程升级方法。
如图1所示，本发明提供的基于ZYNQ平台的远程升级方法，包括：
步骤101，将引导程序加载器FSBL加载至片上存储器OCM，并基于所述引导程序加载器FSBL完成硬件初始化；
步骤103，确定收到升级指令，基于引导程序加载器FSBL加载空中下载单元OTA，得到远程升级数据；
步骤105，将所述远程升级数据写入闪存FLASH，以远程升级系统程序或应用程序；
步骤107，确定所述远程升级数据写入成功，加载远程升级后的系统程序或应用程序，并移交控制权至所述远程升级后的系统程序或应用程序。
下面将以VxWorks操作系统和无操作系统两种模式切换的场景为例，进一步说明本实施例步骤。
1）系统启动首先加载FSBL到OCM，FSBL完成CPU等硬件初始化运行环境，FSBL加载OTA.BIT然后加载APP_OTA程序并交接控制权。
2）APP_OTA程序执行远程升级流程，超时或升级完成后，加载BOOTROM(VX系统)或USR_APP_NEW（无系统）并交接控制权。由于BOOTROM和USR_APP_NEW共用同一分区，APP_OTA加载过程不需要判断直接加载该段可执行程序即刻实现；
3）对于无操作系统模式USR_APP_NEW启动起来，启动过程即结束；
4）对于有操作系统BOOTROM会继续加载系统镜像和用户APP，该部分操作不涉及远程升级修改，保持既有处理流程。
该启动流程需要对程序的二次加载引导过程，也是本实施例实现的难点和重点。
下面将对上述步骤中涉及到的缩写和程序功能做简要说明。
ZYNQ：可扩展处理平台；
FSBL：first stage boot loader，第一阶段加载程序；
本程序功能为：提供初始化功能，包括：MIO寄存器、PLL、时钟、DDR的初始化等，确认ZYNQ加载方式并初始化对应通信接口；
OCM：on chip memory，片上存储器；
OTA.BIT：OTA比特文件，OTA指over the air technology（空中下载技术），本发明中可理解为：远程升级数据获取技术；
本比特文件功能为：完成硬件以太网口、串口初始；
APP_OTA：远程升级服务程序；
功能：完成以太网协议栈初始化工作，启动并执行远程升级流程，通过以太网获取远端设备升级数据，对数据进行MD5校验，并将数据更新至FLASH中，同时对本地远程升级过程进行监控，发生错误时将错误信息通过以太网上报至远端设备；
BOOTROM、USR_APP_NEW都为待升级的软件程序；
BOOTROM本处指含有Vxworks操作系统镜像的软件程序；
USR_APP_NEW指裸机软件程序；
APP：application，应用软件程序。
本实施例的有益效果在于：
通过引导程序加载器FSBL，针对系统程序或应用程序的二次加载引导过程，从而解决了多系统切换场景下，远程升级可靠性不足的问题，实现了扩展性强，可靠性高，通用性好，易移植的远程升级。
根据上述实施例，在本实施例中：
所述将引导程序加载器FSBL加载至片上存储器OCM，并基于所述引导程序加载器FSBL完成硬件初始化的步骤后，还包括：
确定未收到升级指令，加载系统程序或应用程序并移交控制权至所述系统程序或应用程序。
在所述将所述远程升级数据写入闪存FLASH，以远程升级系统程序或应用程序的步骤后，还包括：
确定所述远程升级数据写入失败，加载备份的系统程序或应用程序，并移交控制权至所述备份的系统程序或应用程序。
所述系统程序包括VxWorks系统。
所述加载远程升级后的系统程序或应用程序，并移交控制权至所述远程升级后的系统程序或应用程序的步骤包括：
加载远程升级后的VxWorks系统，并移交控制权至所述远程升级后的VxWorks系统，以使得所述远程升级后的VxWorks系统的启动接口BOOTROM加载系统镜像和用户应用程序。
本实施例中，设备终端上电后首先运行基于ZYNQ平台的最小远程升级系统，如果进行系统升级，升级程序运行，把从客户端接收到的升级数据写入flash，ZYNQ MULTBOOT等寄存器切换系统启动VXWorks/无操作系统；
如果不进行系统升级，升级程序停止运行，ZYNQ MULTBOOT等寄存器直接切换系统启动VXWorks/无操作系统。
本实施例的有益效果在于：
在上述实施例的基础上，本实施例进一步提供了未接收到升级指令时和升级完成后的系统启动流程，基于本实施例提供的方案，能够支持多次远程升级直至升级成功，升级失败时，操作系统其它功能不受影响。
下面对本发明提供的基于ZYNQ平台的远程升级装置进行描述，下文描述的基于ZYNQ平台的远程升级装置与上文描述的基于ZYNQ平台的远程升级方法可相互对应参照。
本发明实施例提供一种基于ZYNQ平台的远程升级装置，能够应用上述的基于ZYNQ平台的远程升级方法，包括ZYNQ PS部分；
所述ZYNQ PS部分包括万兆网、双倍速率同步动态随机存储器DDR、闪存FLASH以及通用异步收发传输器接口UART；
所述闪存FLASH包括：
第一存储单元，用于存储ZYNQ芯片的FSBL程序；
第二存储单元，用于存储支持OTA功能的最小功能FPGA程序，以支持启动过程中远程升级；
第三存储单元，用于存储远程升级程序；
第四存储单元，用于存储升级后会被更新成最新版本的系统程序或应用程序；
第五存储单元，用于共享存储多个操作系统或用户应用程序；
第六存储单元，用于存储供版本回退的原始系统程序或应用程序。
具体地，本实施例中，所述闪存FLASH的六个存储单元的详细说明如下。
1、FSBL（first stage boot loader）区，用于存储ZYNQ芯片的FSBL程序，实现芯片初始化、加载OTA.bit、引导APP_OTA.elf；
2、OTA.bit区，存储支持OTA功能最小功能FPGA程序，以支持启动过程中远程升级；
3、APP_OTA.elf区，存储远程升级软件程序，实现远程升级功能，加载全功能FPGA.BIT，引导USER_APP_NEW程序（无操作系统）或BOOT_ROM（VX系统）；
4、FPGA.BIT，用于存储系统程序或应用程序，升级后会被更新成最新版本；
5.USR_APP_NEW/BOOT_ROM 分区，该分区为USR_APP_NEW（无操作系统）和BOOT_ROW(VX系统)共享分区，无操作系统下该分区存储最新的用户程序、版本升级会刷新该分区，启动默认加载该分区程序；
6.USR_APP_OLD分区，用于存储原始版本用户程序，不支持升级，不能被覆盖，仅用于版本回退。
本实施例的有益效果在于：
通过引导程序加载器FSBL，针对系统程序或应用程序的二次加载引导过程，从而解决了多系统切换场景下，远程升级可靠性不足的问题，实现了扩展性强，可靠性高，通用性好，易移植的远程升级。
本发明实施例还提供一种基于ZYNQ平台的远程升级系统，包括：
初始化模块，用于将引导程序加载器FSBL加载至片上存储器OCM，并基于所述引导程序加载器FSBL完成硬件初始化；
数据获取模块，用于确定收到升级指令，基于引导程序加载器FSBL加载空中下载单元OTA，得到远程升级数据；
升级模块，用于将所述远程升级数据写入闪存FLASH，以远程升级系统程序或应用程序；
系统切换模块，用于确定所述远程升级数据写入成功，加载远程升级后的系统程序或应用程序，并移交控制权至所述远程升级后的系统程序或应用程序。
进一步地，本实施例提供的远程升级系统还包括：
非升级加载模块，用于确定未收到升级指令，加载系统程序或应用程序并移交控制权至所述系统程序或应用程序。
写入失败模块，用于确定所述远程升级数据写入失败，加载备份的系统程序或应用程序，并移交控制权至所述备份的系统程序或应用程序。
本实施例的一个优选方案中，所述系统程序包括VxWorks系统。基于这一优选方案，所述系统切换模块包括：
VxWorks子模块，用于加载远程升级后的VxWorks系统，并移交控制权至所述远程升级后的VxWorks系统，以使得所述远程升级后的VxWorks系统的启动接口BOOTROM加载系统镜像和用户应用程序。
本实施例的有益效果在于：
通过引导程序加载器FSBL，针对系统程序或应用程序的二次加载引导过程，从而解决了多系统切换场景下，远程升级可靠性不足的问题，实现了扩展性强，可靠性高，通用性好，易移植的远程升级。
图3示例了一种电子设备的实体结构示意图，如图3所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)310、通信接口(Communications Interface)320、存储器(memory)330和通信总线340，其中，处理器310，通信接口320，存储器330通过通信总线340完成相互间的通信。处理器310可以调用存储器330中的逻辑指令，以执行基于ZYNQ平台的远程升级方法，该方法包括：将引导程序加载器FSBL加载至片上存储器OCM，并基于所述引导程序加载器FSBL完成硬件初始化；确定收到升级指令，基于引导程序加载器FSBL加载空中下载单元OTA，得到远程升级数据；将所述远程升级数据写入闪存FLASH，以远程升级系统程序或应用程序；确定所述远程升级数据写入成功，加载远程升级后的系统程序或应用程序，并移交控制权至所述远程升级后的系统程序或应用程序。
此外，上述的存储器330中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器（ROM，Read-Only Memory）、随机存取存储器（RAM，Random Access Memory）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
另一方面，本发明还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括计算机程序，计算机程序可存储在非暂态计算机可读存储介质上，所述计算机程序被处理器执行时，计算机能够执行上述各方法所提供的基于ZYNQ平台的远程升级方法，该方法包括：将引导程序加载器FSBL加载至片上存储器OCM，并基于所述引导程序加载器FSBL完成硬件初始化；确定收到升级指令，基于引导程序加载器FSBL加载空中下载单元OTA，得到远程升级数据；将所述远程升级数据写入闪存FLASH，以远程升级系统程序或应用程序；确定所述远程升级数据写入成功，加载远程升级后的系统程序或应用程序，并移交控制权至所述远程升级后的系统程序或应用程序。
又一方面，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各方法提供的基于ZYNQ平台的远程升级方法，该方法包括：将引导程序加载器FSBL加载至片上存储器OCM，并基于所述引导程序加载器FSBL完成硬件初始化；确定收到升级指令，基于引导程序加载器FSBL加载空中下载单元OTA，得到远程升级数据；将所述远程升级数据写入闪存FLASH，以远程升级系统程序或应用程序；确定所述远程升级数据写入成功，加载远程升级后的系统程序或应用程序，并移交控制权至所述远程升级后的系统程序或应用程序。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种基于ZYNQ平台的远程升级方法，其特征在于，应用于远程升级系统，包括：
将引导程序加载器FSBL加载至片上存储器OCM，并基于所述引导程序加载器FSBL完成硬件初始化；
确定收到升级指令，基于引导程序加载器FSBL加载空中下载单元OTA，得到远程升级数据；
将所述远程升级数据写入闪存FLASH，以远程升级系统程序或应用程序；
确定所述远程升级数据写入成功，加载远程升级后的系统程序或应用程序，并移交控制权至所述远程升级后的系统程序或应用程序；
所述远程升级数据包括BOOTROM或者USR_APP_NEW；所述BOOTROM是指含有Vxworks操作系统镜像的软件程序；所述USR_APP_NEW是指裸机软件程序；所述闪存FLASH包括用于存储远程升级数据的第三存储单元；所述第三存储单元为USR_APP_NEW和BOOT_ROW共享分区，无操作系统下所述第三存储单元存储最新的用户程序，版本升级会刷新该分区，启动默认加载该分区程序；由于BOOTROM和USR_APP_NEW共用同一分区，OTA加载过程不需要判断、直接加载可执行程序即可实现。
2.根据权利要求1所述的基于ZYNQ平台的远程升级方法，其特征在于，所述将引导程序加载器FSBL加载至片上存储器OCM，并基于所述引导程序加载器FSBL完成硬件初始化的步骤后，还包括：
确定未收到升级指令，加载系统程序或应用程序并移交控制权至所述系统程序或应用程序。
3.根据权利要求1所述的基于ZYNQ平台的远程升级方法，其特征在于，在所述将所述远程升级数据写入闪存FLASH，以远程升级系统程序或应用程序的步骤后，还包括：
确定所述远程升级数据写入失败，加载备份的系统程序或应用程序，并移交控制权至所述备份的系统程序或应用程序。
4.根据权利要求1所述的基于ZYNQ平台的远程升级方法，其特征在于，所述系统程序包括VxWorks系统。
5.根据权利要求4所述的基于ZYNQ平台的远程升级方法，其特征在于，所述加载远程升级后的系统程序或应用程序，并移交控制权至所述远程升级后的系统程序或应用程序的步骤包括：
加载远程升级后的VxWorks系统，并移交控制权至所述远程升级后的VxWorks系统，以使得所述远程升级后的VxWorks系统的启动接口BOOTROM加载系统镜像和用户应用程序。
6.一种基于ZYNQ平台的远程升级装置，其特征在于，能够应用权利要求1至5中任一项所述的基于ZYNQ平台的远程升级方法，包括ZYNQ PS部分；
所述ZYNQ PS部分包括万兆网、双倍速率同步动态随机存储器DDR、闪存FLASH以及通用异步收发传输器接口UART；
所述闪存FLASH包括：
第一存储单元，用于存储ZYNQ芯片的FSBL程序；
第二存储单元，用于存储支持OTA功能的最小功能FPGA程序，以支持启动过程中远程升级；
第三存储单元，用于存储远程升级程序；
第四存储单元，用于存储升级后会被更新成最新版本的系统程序或应用程序；
第五存储单元，用于共享存储多个操作系统或用户应用程序；
第六存储单元，用于存储供版本回退的原始系统程序或应用程序。
7.一种基于ZYNQ平台的远程升级系统，其特征在于，包括：
初始化模块，用于将引导程序加载器FSBL加载至片上存储器OCM，并基于所述引导程序加载器FSBL完成硬件初始化；
数据获取模块，用于确定收到升级指令，基于引导程序加载器FSBL加载空中下载单元OTA，得到远程升级数据；
升级模块，用于将所述远程升级数据写入闪存FLASH，以远程升级系统程序或应用程序；
系统切换模块，用于确定所述远程升级数据写入成功，加载远程升级后的系统程序或应用程序，并移交控制权至所述远程升级后的系统程序或应用程序；
所述远程升级数据包括BOOTROM或者USR_APP_NEW；所述BOOTROM是指含有Vxworks操作系统镜像的软件程序；所述USR_APP_NEW是指裸机软件程序；所述闪存FLASH包括用于存储远程升级数据的第三存储单元；所述第三存储单元为USR_APP_NEW和BOOT_ROW共享分区，无操作系统下所述第三存储单元存储最新的用户程序，版本升级会刷新该分区，启动默认加载该分区程序；由于BOOTROM和USR_APP_NEW共用同一分区，OTA加载过程不需要判断、直接加载可执行程序即可实现。
8.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至5任一项所述基于ZYNQ平台的远程升级方法的步骤。
9.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至5任一项所述基于ZYNQ平台的远程升级方法的步骤。
10.一种计算机程序产品，包括计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至5任一项所述基于ZYNQ平台的远程升级方法的步骤。
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