[发明专利]基于串口协议的FPGA安全在线升级方法

说明书

本发明公开了基于串口协议的FPGA安全在线升级方法，通过通用串口线缆对设备FPGA进行在线升级，升级过程中无需拆卸系统，并且将EPCS存储器分为两个存储区域，分别为用于存储设备出厂默认程序的出厂程序存储区域，以及用于存储设备升级迭代版本程序的用户存储区域，若在升级过程中如出现故障，设备可自动恢复到出厂版本，并可在出厂版本下重新进行在线升级操作，大大的降低了设备的维护成本。

技术领域

本发明属于FPGA在线升级领域，具体涉及基于串口协议的FPGA安全在线升级方法。

背景技术

在嵌入式系统设备中，现场可编程门阵列FPGA(Field Program Gates Array)因为其具备的现场可编程、硬件并行处理能力强等特点在实际的设计中得到越来越多的应用。EPCS系列存储器由于具有引脚少，掉电不丢失数据的特点，通常做为FPGA的程序存储器。目前主流的对EPCS存储器进行程序代码烧写主要有3种方式：

1、通过专用仿真器通过专用JTAG插座，在专用软件仿真环境下进行烧写。采用这种方式，外在限制条件较多，在升级时通常需要打开设备外壳以连接仿真器和JTAG插座，很难适应远程在线升级的要求。

2、采用ARM、单片机或其他CPU器件对EPCS存储器进行编程，如果嵌入式设备中没有此类器件，则FPGA在线升级则无法实现，同时采用这种方法，一旦在烧写EPCS过程中出现错误，则会导致FPGA无法启动。

3、采用发明专利CN201410328099.8所述方法，需要先完全擦除EPCS后才能对EPCS进行烧写，如果对EPCS擦除成功后，正在烧写EPCS过程中出现故障(比如掉电)，那么FPGA下次重新启动时就无法从EPCS中获取下载文件，FPGA将无法启动，此时就只能通过JTAG方式对FPGA进行重新编程，这将大大增加设备的维护成本。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，提供基于串口协议的FPGA安全在线升级方法，对FPGA升级可采用通用串口线缆，并且升级过程中无需拆卸系统。

为了达到上述目的，本发明包括以下步骤：

步骤一，将EPCS存储器分为两个存储区域，分别为用于存储设备出厂默认程序的出厂程序存储区域，以及用于存储设备升级迭代版本程序的用户存储区域；

步骤二，将出厂程序存储区域和用户存储区域中的所需内容烧录到EPCS中；

步骤三、FPGA等待上位机启动新版本用户程序的传输流程；

步骤四、上位机通知FPGA准备接收新版本用户程序；

步骤五、FPGA通过串口向上位机发送’C’字符，然后等待接收控制帧；

步骤六、上位机收到’C’字符后，通过串口向FPGA发送控制帧；

步骤七、FPGA收到控制帧并校验通过后，向上位机发送ACK字符；

步骤八、上位机收到ACK字符后，等待接收’C’字符；

步骤九、FPGA通过串口向上位机发送’C’字符，然后等待接收数据帧；

步骤十、上位机通过串口向FPGA发送数据帧；

步骤十一、FPGA收到数据帧并校验通过后，FPGA操作ALTASMI_PARALLEL烧写EPCS的用户存储区域；

步骤十二、FPGA向上位机发送ACK字符；

步骤十三、上位机判断数据是否发送完毕，如果发送完毕，则进入步骤十四，否则执行步骤十；

步骤十四、上位机通过串口向FPGA发送EOT；