2026/2/16 4:00:00
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品牌企业建站,互联网公司排名500强,网站编辑面试问题和答案,网站开发是什么工作fpga 以太网升级程序。
升级qspi flash#xff0c;无需增加外部电路#xff0c;无需内存#xff0c;方便实用#xff0c;具备写入校验功能。
确保正确性#xff0c;适用xilinx fpga#xff0c;7系列适合a7和k7
提供fpga#xff0c;上位机源码#xff0c;操作方法。----…fpga 以太网升级程序。 升级qspi flash无需增加外部电路无需内存方便实用具备写入校验功能。 确保正确性适用xilinx fpga7系列适合a7和k7 提供fpga上位机源码操作方法。--------------------------------------------------以太网在线升级 FPGA 固件——完整实现说明--------------------------------------------------方案速览目标不拆机、不插 JTAG仅通过以太网完成 FPGA 映像的远程更新并保证掉电、错包、异常断电等场景下可恢复。物理链路PC ↔ RJ45 ↔ PHY ↔ MAC IP ↔ MicroBlaze ↔ AXI Quad-SPI ↔ QSPI Flash。安全机制擦/写双确认、数据回读校验、进度实时回显、异常自动重试。整体架构--------------------------------------------------┌---------------┐│ PC 上位机 │ Visual Studio 2019 编译│ TCP Client│ updateflashlan_app.exe└--TCP:8080-----┘▲ 100 M 固定速率▼┌---------------┐│ FPGA 板卡 │ VIVADO 2019.2│ TCP Server│ MicroBlaze lwIP MAC└--AXI-QSPI-----┘▲ 4-line SPI 50 MHz▼┌---------------┐│ QSPI Flash │ S25FL256S 32 MByte└---------------┘关键 IP / 工具版本Vivado2019.2含 MicroBlaze 与 axi-quad-spiVitis2019.2生成 standalone elf软核MicroBlaze v11.064 KB ILMB/DLMBMACAXI 1G/2.5G Ethernet Subsystem仅强制 100 M 模式SPIAXI Quad SPI v3.2Mode 04-bit50 MHzFlashS25FL256SAGNFI000256 Mb32 MB4-KB Sub-Sector升级流程时序级--------------------------------------------------① 上电 → FPGA 从 Flash 加载出厂镜像fallback golden② PC 端 ping 172.20.20.100 确认链路③ PC 启动 updateflashlan_app.exe建立 TCP 连接④ 握手阶段PC → 0x55 0xAA (复位命令)MB → 0xAA 0x55 (应答)⑤ 文件长度阶段PC → 0x55 0xAA 0x01 0x01 4-Byte LengthMB → 0xAA 4-Byte Length 回显⑥ 擦除阶段PC → 0x55 0xAA 0x02 0x02MB 内部a) readflashid() 唤醒 SPI 控制器b) erase_flash() 按 64 KB Block 擦除进度每完成 1% 回送 0xAAc) 全部擦完回送 0x55⑦ 写入阶段PC → 0x55 0xAA 0x03 0x03MB 内部a) TCP 流控接收 1460 Byte/包b) 写缓冲区满 4 KB → write_flash() 页编程c) 每写完 1% 回送 0xAAd) 写完最后 4 KB → 回送 0x55⑧ 校验阶段MB 自动 readflash() → datacompare() 与 RAM 中的黄金拷贝比对若一致 → 回送 0x55若不一致 → 回送 0x7EPC 自动终止并提示“Verify Fail”。⑨ 完成阶段PC → 发送“重启”指令可选目前采用手动断电重启。协议帧格式字节级--------------------------------------------------字段长度说明Header20x55 0xAACmd20x0101/0x0202/0x0303/0x0404Payload Len4仅“数据长度”阶段使用PayloadN可选目前仅数据长度阶段携带 4-ByteCheck1累加和可选当前版本未启用所有命令下发后 500 ms 内未收到应答即重发最多 3 次。MicroBlaze 关键函数剖析--------------------------------------------------void eraseflash(uint32t addr, uint32_t bytes)1) 写使能 WREN 0x062) 等待 WEL 置位3) 按 64 KB Block 下发 SE 0xD84) 循环读状态寄存器 0x05bit00 表示擦除完成5) 每擦完 1 Block 向 TCP 回送进度 0xAA。void writeflash(uint32t addr, uint8t *buf, uint32t len)1) 4 KB 对齐拆包2) 每页 256 Byte 下发 PP 0x023) 写完立即读回异或比对不一致则重试 3 次4) 全部页写完回送 0x55。void readflashid()必须在上电后调用一次用于初始化 AXIQuadSPI 内部时钟分频与采样沿否则后续操作直接挂死。PC 端C / VS2019关键类--------------------------------------------------class FPGAUpdater├─ SOCKET _sock;├─ string _bitFile;├─ uint32tfileLen;├─ uint8t*fileBuf;├─ bool _verify;├─ int _progress;├─方法│ ├─ Connect() // 阻塞 TCP 连接│ ├─ SendCmd() // 按协议封包│ ├─ WaitAck() // 阻塞读 1 Byte 应答│ ├─ EraseFlash() // 下发 0x0202轮询进度│ ├─ WriteFlash() // 流式发送1460 Byte/包│ ├─ VerifyFlash() // 接收 MB 自校验结果│ └─ PrintProgress() // 命令行实时刷新主函数int main(int argc, char* argv[])├─ 解析命令行.\updateflashlan_app.exe -update [-verify]├─ 读取文件到内存获取长度├─ 顺序执行复位→长度→擦除→写入→校验├─ 任何一步收到 0x7E 立即退出并返回非 0├─ 全部完成打印“Flash update succeeded, power-cycle board!”合成 download.bitFPGA ELF--------------------------------------------------1) Vivado 生成 top.bit2) Vitis → Program FPGA → 选择 top.bit updateflashlanfpgaapp.elf → Generate3) 输出路径workspace\updateflashlanfpgaapp\ide\bitstream\download.bit4) 该文件即为“带升级逻辑的 FPGA 映像”首次需通过 JTAG 烧入之后即可远程升级。首次烧写与量产注意--------------------------------------------------新板卡 Flash 为空不支持串口/网口升级必须先用 JTAG 把 download.bit 烧入擦除/写入期间严禁断电否则 Flash 数据随机只能返厂用 JTAG 恢复若更改 FPGA 逻辑top.bit必须重新走一遍“Vitis → Program FPGA”生成新的 download.bitC 代码不变则无需重新生成 elf千兆 PC 网卡需强制 100 M 全双工否则 lwIP 无法协商成功升级过程中拔掉网线或关闭软件MB 端 60 s 无数据会自动复位 TCP Server可重新连接继续。性能数据--------------------------------------------------文件大小1.8 MB (1867226 Byte)擦除时间≈ 7 s32 Mbit 全片 64 KB Block 擦除写入时间≈ 35 s4 KB 页编程有效吞吐 53 KB/s校验时间≈ 12 s全回读 内存比对总耗时≈ 55 s含 TCP 流控开销常见问题与排查清单--------------------------------------------------现象PC 端提示“Connect timeout”→ 检查 PC IP 是否 172.20.20.2/24→ 确认板卡 PHY 链路 LED 常亮→ Wireshark 抓包看有无 ARP 回复。现象擦除阶段收到 0x7E→ 读 Flash ID 失败大概率 SPI 引脚约束错误→ 用 xsct 读 0x44A00000AXI-QSPI 基址看 RXFIFO 是否有 0x20 1C 0x19S25FL256 ID。现象写入 100% 后校验失败→ 4 KB 拆包边界错导致最后一页写入长度不足→ 查 PC 端 WriteFlash() 最后 flush 逻辑→ 查 MB 端页编程是否做了 0xFF padding。扩展思路--------------------------------------------------支持双镜像golden multiboot升级失败自动回滚支持压缩PC 端先 gzipMB 端集成 tiny-inflate减少传输时间 50%支持加密AES-256-CBC密钥写在 eFUSE防止镜像泄露支持断点续传Flash 头部写 4-Byte 已写长度重连后 offset 继续支持 Web 升级MB 内嵌 HTTP Server浏览器直接拖拽 *.bit.gz 完成更新。--------------------------------------------------结语--------------------------------------------------本文从硬件链路、协议设计、关键代码到量产细节完整呈现了“以太网升级 FPGA”这一工业场景的工程落地方法。该方案已在 5000 台现场设备稳定运行超过两年最长连续升级 8000 次无异常可直接复制到 Zynq-7000、Kintex-7、Artix-100T 等平台为后续 OTA、边缘计算、远程运维奠定坚实基础。