CN207882888U - 一种板载SPI Flash的烧写系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种板载SPI Flash的烧写系统。包括：嵌入式处理器芯片、内存模块、处理器调试接口及固接于集成电路板上面的SPI Flash芯片；其中，所述嵌入式处理器芯片连接SPI Flash芯片、内存模块和处理器调试接口；所述SPI Flash芯片，用于存放系统启动程序；所述内存模块，用于缓存上位机传输的系统启动程序；所述处理器调试接口从嵌入式处理器芯片的外部连接嵌入式处理器中的处理器调试单元及上位机。能够大大简化板载SPI Flash擦除或烧写失败后带来的复杂的重新烧写工作。

Description

一种板载SPI Flash的烧写系统

技术领域

本实用新型涉及一种SPI(Serial Peripheral Interface串行外设接口)Flash芯片烧写系统，具体涉及一种板载SPI Flash的烧写系统。

背景技术

目前对SPI Flash进行烧写通常使用烧录器进行。

对于SPI Flash，现有多种封装形式，比较常见的是DIP(dual in-line package双列直插式封装)、SOP(Small Out-Line Package缩小型封装)、TSSOP(Thin Shrink SmallOutline Package薄的缩小型小尺寸封装)等。SPI Flash的专用烧录器可针对各种规格的封装提供 Socket插槽，因此这类烧写工作都是在SPI Flash接到集成电路板之前进行的。

在实际应用方案中，为了抗击震动或者节约集成电路板尺寸，经常会选择SOP、TSSOP等封装尺寸较小的SPI Flash，并将其焊接在集成电路板上，可称作板载SPI Flash。

这类方案中，先使用烧录器对SPI Flash进行裸片烧写(烧写前SPI Flash无任何可执行程序)，然后统一焊接到集成电路板上。然而，一旦开发或测试的时候发生了错误擦写、或者升级失败等故障，进行维修的方法只能是将已经焊接好的板载SPI Flash通过专业加热风枪进行热溶拆卸，再使用SPI Flash烧录器烧写程序，最后再次焊接回原来的位置。这种方式维护成本高，维护的技术难度大。

还有一些嵌入式处理器芯片集成有片上的ROM。可以在系统启动后，利用片上ROM烧录的程序进行必要的系统初始化，然后再完成SPI Flash的裸片烧写工作。但是对于无片上ROM 的嵌入式处理器芯片，进行SPI Flash烧写依然要借助烧录器进行。

在一些实际产品使用中，需要定期对SPI Flash中程序进行更新。开发人员普遍会在嵌入式系统的应用层，通过特定的程序对板载SPI Flash进行在线升级。但必须要保证擦写和重新烧写SPI Flash这个期间内，不能受到人为或外界任何的错误影响，例如：掉电、文件传输错误、静电干扰、系统死机等。一旦升级过程失败，系统将无法自愈，此类问题的修复办法，也必须将板载SPI Flash用专业加热风枪进行热熔拆卸，再使用SPI Flash烧录器烧写程序，最后再次焊接回原来的位置。对于一些分散部署，特别是户外环境下部署的设备，一旦出现此类问题，往往就不能进行现场维护了。

因此，对于板载SPI Flash的裸片烧写问题，不论是出厂前测试与开发过程，还是已经投入使用后的升级与更新操作，现有的烧写系统和方法都不能简捷、高效且全面的应对突发擦写故障与烧写需要。

实用新型内容

为了使产品方案中SPI Flash的烧写工作变得更加简单与便捷，本实用新型提供一种板载SPI Flash的烧写系统。能够大大简化板载SPI Flash擦除或烧写失败后带来的复杂的重新烧写工作。

为了解决上述问题，本实用新型提供了一种板载SPI Flash的烧写系统，包括：嵌入式处理器芯片、内存模块、处理器调试接口及固接于集成电路板上面的SPI Flash芯片；

其中，所述嵌入式处理器芯片连接SPI Flash芯片、内存模块和处理器调试接口；

所述SPI Flash芯片，用于存放系统启动程序；

所述内存模块，用于缓存上位机传输的系统启动程序；

所述处理器调试接口从嵌入式处理器芯片的外部连接嵌入式处理器中的处理器调试单元及上位机。

进一步地，所述嵌入式处理器芯片包括数据互连的：包含处理器调试单元的嵌入式处理器、DMA控制器、内存控制器和SPI控制器；

其中，所述内存控制器连接内存模块；

所述处理器调试单元，用于控制嵌入式处理器，并将系统启动程序传入内存模块缓存；

所述SPI控制器连接SPI Flash芯片；

所述DMA控制器，用于拷贝内存模块缓存的系统启动程序到SPI Flash芯片。

进一步地，所述处理器调试接口为EJTAG调试接口；所述处理器调试单元为EJTAG调试单元。

进一步地，所述固接的方式选自焊接、Socket插槽连接、打胶固定连接。

进一步地，所述内存模块选自SDRAM内存芯片、DDR内存芯片、DDR2内存芯片。可根据所选嵌入式处理器支持的内存芯片类型选择。

进一步地，所述嵌入式处理器，采用型号为GSC3280的神州龙芯处理器。

通过上述的系统实现的烧写过程其实现步骤如下：

通过上位机安装嵌入式处理器支持的调试工具及软件，以便驱动嵌入式处理器的调试单元；

上位机通过处理器调试接口与嵌入式处理器进行连接，嵌入式处理器根据上位机的初始化命令进行初始化；

从上位机下载系统启动程序到内存模块中；

配置SPI Flash芯片，做好待烧些准备；

配置DMA控制器，设置为内存到外设的工作模式；

DMA控制器配合SPI Flash烧写操作，系统启动程序的数据将不经过嵌入式处理器，直接从DDR2缓存拷贝到SPI Flash芯片，快速完成向SPI Flash芯片烧写系统启动程序。

通过采取上述技术方案，本实用新型与现有技术相比，具有以下优点：

首先，能够充分利用嵌入式处理器芯片中普遍支持的处理器调试单元，实现了对板载裸片SPI Flash进行烧写的工作，大大节省了板载SPI Flash的擦写流程，既省去了焊接拆除方法的繁琐步骤，也为设备维护提供了简单便捷的手段。

另外，还利用了嵌入式处理器普遍支持的DMA控制器，实现数据从内存到SPI外设的搬移工作。这样嵌入式处理器不需要参加传送操作，因此就省去了处理器取指令、取数、送数等操作，满足高速外设传输的要求。进而使得系统启动程序、操作系统文件镜像和文件系统镜像也可在较短时间内完成向SPI Flash的烧写工作，符合便捷维护与批量烧写时的工作需要。

附图说明

图1为本实用新型的板载SPI Flash的烧写系统的连接结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。

如图1所示，在一实施例中，提供了一种板载SPI Flash的烧写系统，该系统包括嵌入式处理器芯片3、DDR2内存芯片5、EJTAG调试接口2和已经焊接或通过方式固接到集成电路板上面的SPI Flash芯片4；

其中：

嵌入式处理器芯片，用于连接SPI Flash芯片、DDR2内存芯片和连接上位机1的EJTAG 调试接口，并集成包含EJTAG调试单元的嵌入式处理器31，DMA控制器34、DDR2控制器33 和SPI控制器32；在本实施例中，所述嵌入式处理器，采用神州龙芯处理器，所述处理器型号为GSC3280。

系统烧写工作围绕着系统启动程序展开，其工作步骤为：

通过EJTAG调试单元，从外部控制嵌入式处理器完成相关初始化工作，可通过EJTAG调试接口，使用GSC3280EJTAG操作程序对嵌入式处理器进行外部控制和数据传输；

将Bootloader启动程序传入嵌入式处理器，缓存于DDR2内存芯片，所述DDR2控制器用于嵌入式处理器连接DDR2内存芯片；

配置SPI Flash芯片，做好待烧写准备，向SPI Flash发送烧写命令和烧写参数；

初始化DMA控制器，打开DMA进行数据传送，被烧写的Bootloader启动程序数据，将不经过处理器，直接从DDR拷贝到SPI Flash芯片；

Bootloader启动程序成功的被写入到SPI Flash芯片。

具体实施烧写方法过程中，各部分执行的操作及指令详细包括：

(1)上位机安装GSC3280EJTAG操作程序，用于驱动EJTAG调试单元；

(2)上位机通过EJTAG调试接口与嵌入式处理器进行连接；

(3)嵌入式处理器接收初始化命令，依次初始化系统时钟、DDR2控制器、SPI控制器

a)配置嵌入式处理器系统时钟，

b)使能DDR2控制器，

c)配置并使能SPI控制器；

(4)上位机通过EJTAG调试接口下载Bootloader启动程序到DDR2内存芯片中；

(5)配置SPI Flash芯片

a)读取SPI Flash ID信息，

b)全芯片擦除，

c)发送烧写命令和烧写参数；

(6)配置DMA控制器及相关寄存器

a)配置相关SPI寄存器，使能dma_wr_en位，

b)配置DMA控制器为内存到外设的工作模式，

c)配置DMA控制器，设置工作模式为硬件握手；

(7)DMA控制器配合SPI Flash烧写操作，待需要数据搬移时，DMA可通过配置直接拷贝 DDR2的数据到SPI Flash芯片，完成向SPI Flash芯片烧写Bootloader启动程序，DMA控制器的工作具体步骤为：

a)SPI Flash芯片请求DMA控制器发送，

b)DMA控制器按进行的配置发送数据，

c)DMA控制器发送结束，

d)DMA控制器发dma_ack应答给SPI控制器，

e)SPI控制器收到dma_ack应答，

f)撤销DMA控制器dma_req请求。

综上，通过采取上述实施例描述的技术方案，当SPI Flash芯片固接到电路板上后，如需要烧写程序既不需要使用专业加热风枪热熔拆卸、或除去固定封胶，也不需要系统内固化其他ROM程序，可直接利用电路板上的处理器调试接口从外部控制嵌入式处理器完成相关初始化工作，然后通过嵌入式处理器连接的内存芯片缓存从外部传输近来的系统启动程序，再配置SPI Flash芯片做好待烧写准备，发送烧写命令和烧写参数给SPI Flash，接下来配置 DMA控制器工作模式，通过DMA控制器完成拷贝内存芯片缓存的系统启动程序到SPI Flash 芯片，最后系统启动程序成功的被写入到SPI Flash芯片。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可以轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此,本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种板载SPI Flash的烧写系统，其特征在于，包括：嵌入式处理器芯片、内存模块、处理器调试接口及固接于集成电路板上面的SPI Flash芯片；

其中，所述嵌入式处理器芯片连接SPI Flash芯片、内存模块和处理器调试接口；

所述SPI Flash芯片，用于存放系统启动程序；

所述内存模块，用于缓存上位机传输的系统启动程序；

所述处理器调试接口从嵌入式处理器芯片的外部连接嵌入式处理器中的处理器调试单元及上位机。

2.如权利要求1所述的板载SPI Flash的烧写系统，其特征在于，所述嵌入式处理器芯片包括数据互连的：包含处理器调试单元的嵌入式处理器、DMA控制器、内存控制器和SPI控制器；

其中，所述内存控制器连接内存模块；

所述处理器调试单元，用于控制嵌入式处理器，并将系统启动程序传入内存模块缓存；

所述SPI控制器连接SPI Flash芯片；

所述DMA控制器，用于拷贝内存模块缓存的系统启动程序到SPI Flash芯片。

3.如权利要求2所述的板载SPI Flash的烧写系统，其特征在于，所述处理器调试接口为EJTAG调试接口；所述处理器调试单元为EJTAG调试单元。

4.如权利要求1所述的板载SPI Flash的烧写系统，其特征在于，所述固接的方式选自焊接、Socket插槽连接、打胶固定连接。

5.如权利要求1所述的板载SPI Flash的烧写系统，其特征在于，所述内存模块选自SDRAM内存芯片、DDR内存芯片、DDR2内存芯片。

6.如权利要求1所述的板载SPI Flash的烧写系统，其特征在于，所述嵌入式处理器，采用型号为GSC3280的神州龙芯处理器。