ZYNQ - 以太網(wǎng)遠(yuǎn)程更新貼片SD卡/TF卡應(yīng)用程序

寫在前面

對(duì)于ZYNQ系列的板卡固化，可以通過(guò)JTAG接口，使用SDK固化到FLASH中，或者可將SD卡取出將SD卡中保存的固化工程進(jìn)行修改，但在很多情況下，離線更新會(huì)很不方便，本文借鑒網(wǎng)上常見(jiàn)的遠(yuǎn)程更新QSPI FLASH的相關(guān)示例，對(duì)表貼式SD卡的應(yīng)用程序進(jìn)行了在線更新的操作適配，便于ZYNQ設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程更新保存在表貼式SD卡中的固化程序。

傳統(tǒng)SD卡與表貼SD卡區(qū)別

對(duì)于傳統(tǒng)SD卡，直接將SD卡取出，使用讀卡器進(jìn)行脫機(jī)更新很方便，但是由于SD卡插拔時(shí)容易損壞，對(duì)于一些需要SD卡設(shè)備，但需要高可靠性的應(yīng)用場(chǎng)景，使用傳統(tǒng)的SD卡托很容易造成卡托和TF卡的脫落，很難保持SD卡長(zhǎng)時(shí)間的穩(wěn)定讀取。

相比傳統(tǒng)的SD卡，使用表貼式的SD卡，將會(huì)增加系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性，這里硬件方案選擇雷龍公司的NAND Flash（貼片式TF卡）CSNP4GCR01-AMW，產(chǎn)品說(shuō)明如下：

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相比傳統(tǒng)的SD卡，表貼式SD卡除了保留了SD卡大容量容易讀寫操作的特點(diǎn)外，在PCB板上的占用面積也相比傳統(tǒng)表貼卡托的面積要小。對(duì)傳統(tǒng)的SD卡的電路設(shè)計(jì)可實(shí)現(xiàn)快速替代。

程序簡(jiǎn)述說(shuō)明

程序大體框架借鑒了正點(diǎn)原子的遠(yuǎn)程更新的例程架構(gòu)，只對(duì)更新QSPI的部分進(jìn)行改寫替換，替換成對(duì)SD卡的固化程序進(jìn)行更新的相關(guān)代碼。本文使用的板卡為PYNQ-Z2，這里只是為了驗(yàn)證表貼SD卡的功能，使用轉(zhuǎn)接板對(duì)傳統(tǒng)的SD卡進(jìn)行了替代。相關(guān)樣片和轉(zhuǎn)接板樣品可在雷龍公司官網(wǎng)進(jìn)行申請(qǐng)?jiān)囉谩?/p>

大致實(shí)現(xiàn)功能為：用 LWIP 協(xié)議棧的 tcp 協(xié)議實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程更新 表貼SD卡的功能，當(dāng)輸入“ update”命令時(shí)更新 SD卡并反饋信息，當(dāng)輸入“ clear”命令時(shí)之前傳輸?shù)臄?shù)據(jù)無(wú)效。

硬件平臺(tái)搭建

新建工程，創(chuàng)建 block design。添加ZYNQ7 IP，對(duì)zynq進(jìn)行初始化配置，對(duì)應(yīng)板卡配置勾選SD，UART以及ENET資源，

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如使用相同型號(hào)的板卡，可設(shè)置該部分為相同配置。

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勾選DDR，并設(shè)置為PYNQZ2板卡的DDR的信息，

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取消勾選多余資源，點(diǎn)擊OK，完成硬件設(shè)計(jì)。如下圖：

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然后我們進(jìn)行g(shù)enerate output product 然后生成HDL封裝。這里沒(méi)有進(jìn)行使用PL資源，也不需要進(jìn)行綜合布局，在導(dǎo)出硬件時(shí)也不用包含bit流文件。

SDK軟件部分

打開(kāi)SDK后，新建application project，這里為了方便lwip設(shè)置，可選用使用lwip的相關(guān)模板，這里選擇lwip tcp回環(huán)測(cè)試模板，保存新建工程。

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選中新建好的工程，選擇右擊選中設(shè)置板載支持包，除了勾選lwip的板級(jí)支持包外，還需勾選sd卡需要的文件模式支持包。

編輯

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點(diǎn)擊standalone下的xilffs，可以對(duì)文件系統(tǒng)進(jìn)行配置，這里可以使能長(zhǎng)文件名有效，改變勾選為true。

保留模板例程的中的platform配置文件，刪除其余文件。

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修改main.c文件

修改main.c文件為如下：

#include

#include "xparameters.h"

#include "netif/xadapter.h"

#include "platform.h"

#include "platform_config.h"

#include "lwipopts.h"

#include "xil_printf.h"

#include "sleep.h"

#include "lwip/priv/tcp_priv.h"

#include "lwip/init.h"

#include "lwip/inet.h"

#if LWIP_IPV6==1

#include "lwip/ip6_addr.h"

#include "lwip/ip6.h"

#else

#if LWIP_DHCP==1

#include "lwip/dhcp.h"

extern volatile int dhcp_timoutcntr;

#endif

#define DEFAULT_IP_ADDRESS "192.168.1.10"

#define DEFAULT_IP_MASK "255.255.255.0"

#define DEFAULT_GW_ADDRESS "192.168.1.1"

#endif /* LWIP_IPV6 */

extern volatile int TcpFastTmrFlag;

extern volatile int TcpSlowTmrFlag;

void platform_enable_interrupts(void);

void start_application(void);

void print_app_header(void);

int transfer_data();

struct netif server_netif;

#if LWIP_IPV6==1

static void print_ipv6(char *msg, ip_addr_t *ip)

{

print(msg);

xil_printf(" %s\n\r", inet6_ntoa(*ip));

}

#else

static void print_ip(char *msg, ip_addr_t *ip)

{

print(msg);

xil_printf("%d.%d.%d.%d\r\n", ip4_addr1(ip), ip4_addr2(ip),

ip4_addr3(ip), ip4_addr4(ip));

}

static void print_ip_settings(ip_addr_t *ip, ip_addr_t *mask, ip_addr_t *gw)

{

print_ip("Board IP: ", ip);

print_ip("Netmask : ", mask);

print_ip("Gateway : ", gw);

}

static void assign_default_ip(ip_addr_t *ip, ip_addr_t *mask, ip_addr_t *gw)

{

int err;

xil_printf("Configuring default IP %s \r\n", DEFAULT_IP_ADDRESS);

err = inet_aton(DEFAULT_IP_ADDRESS, ip);

if (!err)

xil_printf("Invalid default IP address: %d\r\n", err);

err = inet_aton(DEFAULT_IP_MASK, mask);

if (!err)

xil_printf("Invalid default IP MASK: %d\r\n", err);

err = inet_aton(DEFAULT_GW_ADDRESS, gw);

if (!err)

xil_printf("Invalid default gateway address: %d\r\n", err);

}

#endif /* LWIP_IPV6 */

int main(void)

{

struct netif *netif;

//設(shè)置開(kāi)發(fā)板的MAC地址

unsigned char mac_ethernet_address[] = {

0x00, 0x0a, 0x35, 0x00, 0x01, 0x02 };

netif = &server_netif;

init_platform();

print_app_header();

//初始化lwIP

lwip_init();

//將網(wǎng)絡(luò)接口添加到netif，并將其設(shè)置為默認(rèn)值

if (!xemac_add(netif, NULL, NULL, NULL, mac_ethernet_address,

PLATFORM_EMAC_BASEADDR)) {

xil_printf("Error adding N/W interface\r\n");

return -1;

}

#if LWIP_IPV6==1

netif->ip6_autoconfig_enabled = 1;

netif_create_ip6_linklocal_address(netif, 1);

netif_ip6_addr_set_state(netif, 0, IP6_ADDR_VALID);

print_ipv6("\n\rlink local IPv6 address is:", &netif->ip6_addr[0]);

#endif /* LWIP_IPV6 */

netif_set_default(netif);

//使能中斷

platform_enable_interrupts();

//指定網(wǎng)絡(luò)是否已啟動(dòng)

netif_set_up(netif);

#if (LWIP_IPV6==0)

#if (LWIP_DHCP==1)

//創(chuàng)建新的DHCP客戶端

dhcp_start(netif);

dhcp_timoutcntr = 2;

while (((netif->ip_addr.addr) == 0) && (dhcp_timoutcntr > 0))

xemacif_input(netif);

if (dhcp_timoutcntr <= 0) {

if ((netif->ip_addr.addr) == 0) {

xil_printf("ERROR: DHCP request timed out\r\n");

assign_default_ip(&(netif->ip_addr),

&(netif->netmask), &(netif->gw));

}

}

#else

assign_default_ip(&(netif->ip_addr), &(netif->netmask), &(netif->gw));

#endif

print_ip_settings(&(netif->ip_addr), &(netif->netmask), &(netif->gw));

#endif /* LWIP_IPV6 */

//啟動(dòng)應(yīng)用程序

start_application();

while (1) {

if (TcpFastTmrFlag) {

tcp_fasttmr();

TcpFastTmrFlag = 0;

}

if (TcpSlowTmrFlag) {

tcp_slowtmr();

TcpSlowTmrFlag = 0;

}

xemacif_input(netif);

transfer_data();

}

cleanup_platform();

return 0;

}

添加remote_update.h文件

#ifndef REMOTE_UPDATE_H_

#define REMOTE_UPDATE_H_

#include "xparameters.h"

#include "xtime_l.h"

#include "xstatus.h"

#include

//服務(wù)器端口

#define SER_PORT 5678

//接收的最大文件大小16MB

#define MAX_FLASH_LEN 16*1024*1024

void sent_msg(const char *msg);

#endif

添加remote_update.c文件

#include "remote_update.h"

#include "xparameters.h"

#include "ff.h"

#include "string.h"

#include

#include "lwip/err.h"

#include "lwip/tcp.h"

#include "xil_printf.h"

u8 start_update_flag = 0;

u8 rxbuffer[MAX_FLASH_LEN];

u32 total_bytes = 0;

#define FILE_NAME "BOOT.bin"

struct tcp_pcb *c_pcb;

FATFS fs;

void print_app_header()

{

xil_printf("-----SD remote update demo------\n");

}

//掛載sd卡

void sd_mount(){

FRESULT status;

BYTE work[FF_MAX_SS];

//掛載sd卡，注冊(cè)文件系統(tǒng)對(duì)象

status=f_mount(&fs,"",1);

if(status != FR_OK){

printf("%d\n",status);

printf("It isn't FAT format\n");

f_mkfs("",FM_FAT32,0,work,sizeof work);

f_mount(&fs,"",1);

}

}

//寫數(shù)據(jù)

void sd_write_data(u8 wr_dat[], u32 wr_len){

FIL fil;

UINT bw;

//創(chuàng)建或者打開(kāi)文件

f_open(&fil,FILE_NAME,FA_CREATE_ALWAYS | FA_WRITE | FA_READ);

//移動(dòng)讀寫指針

f_lseek(&fil, 0);

//寫數(shù)據(jù)

f_write(&fil,wr_dat,wr_len,&bw);

//關(guān)閉文件

f_close(&fil);

}

//將接收到的BOOT.bin文件寫入到SD中

int transfer_data()

{

char msg[60];

if (start_update_flag) {

xil_printf("\r\nStart SD Update!\r\n");

xil_printf("file size of BOOT.bin is %lu Bytes\r\n", total_bytes);

sprintf(msg, "file size of BOOT.bin is %lu Bytes\r\n",total_bytes);

sent_msg(msg);

sd_write_data(rxbuffer,total_bytes);

xil_printf("SD Update finish!\n");

total_bytes = 0;

}

start_update_flag = 0;

return 0;

}

//向客戶端回送信息

void sent_msg(const char *msg)

{

err_t err;

tcp_nagle_disable(c_pcb);

if (tcp_sndbuf(c_pcb) > strlen(msg)) {

err = tcp_write(c_pcb, msg, strlen(msg), TCP_WRITE_FLAG_COPY);

if (err != ERR_OK)

xil_printf("tcp_server: Error on tcp_write: %d\r\n", err);

err = tcp_output(c_pcb);

if (err != ERR_OK)

xil_printf("tcp_server: Error on tcp_output: %d\r\n", err);

} else

xil_printf("no space in tcp_sndbuf\r\n");

}

//接收回調(diào)函數(shù)

static err_t recv_callback(void *arg, struct tcp_pcb *tpcb, struct pbuf *p, err_t err)

{

struct pbuf *q;

if (!p) {

tcp_close(tpcb);

tcp_recv(tpcb, NULL);

xil_printf("tcp connection closed\r\n");

return ERR_OK;

}

q = p;

if (q->tot_len == 6 && !(memcmp("update", p->payload, 6))) {

start_update_flag = 1;

sent_msg("\r\nStart SD Update\r\n");

} else if (q->tot_len == 5 && !(memcmp("clear", p->payload, 5))) {

start_update_flag = 0;

total_bytes = 0;

sent_msg("Clear received data\r\n");

xil_printf("Clear received data\r\n");

} else {

while (q->tot_len != q->len) {

memcpy(&rxbuffer[total_bytes], q->payload, q->len);

total_bytes += q->len;

q = q->next;

}

memcpy(&rxbuffer[total_bytes], q->payload, q->len);

total_bytes += q->len;

}

tcp_recved(tpcb, p->tot_len);

pbuf_free(p);

return ERR_OK;

}

err_t accept_callback(void *arg, struct tcp_pcb *newpcb, err_t err)

{

xil_printf("tcp_server: Connection Accepted\r\n");

c_pcb = newpcb; //保存連接的客戶端PCB

//設(shè)置接收回調(diào)

tcp_recv(c_pcb, recv_callback);

tcp_arg(c_pcb, NULL);

return ERR_OK;

}

int start_application()

{

struct tcp_pcb *pcb;

err_t err;

//掛載SD卡

sd_mount();

xil_printf("Successfully init SD\r\n");

print_app_header();

//創(chuàng)建TCP PCB

pcb = tcp_new_ip_type(IPADDR_TYPE_ANY);

if (!pcb) {

xil_printf("Error creating PCB. Out of Memory\n\r");

return -1;

}

//綁定端口號(hào)

err = tcp_bind(pcb, IP_ANY_TYPE, SER_PORT);

if (err != ERR_OK) {

xil_printf("Unable to bind to port %d: err = %d\n\r", SER_PORT, err);

return -2;

}

//此處不需要回調(diào)函數(shù)的任何參數(shù)

tcp_arg(pcb, NULL);

//偵聽(tīng)連接

pcb = tcp_listen(pcb);

if (!pcb) {

xil_printf("Out of memory while tcp_listen\n\r");

return -3;

}

//指定用于傳入連接的回調(diào)

tcp_accept(pcb, accept_callback);

xil_printf("TCP server started @ port %d\n\r", SER_PORT);

return 0;

}

完成代碼編寫后，進(jìn)行燒寫驗(yàn)證。

下載驗(yàn)證

打開(kāi)網(wǎng)絡(luò)調(diào)試助手，選擇協(xié)議類型為TCP客戶端，選擇遠(yuǎn)程主機(jī)的IP地址和端口，選擇需要加載的應(yīng)用程序的bin文件，勾選加載文件數(shù)據(jù)源，點(diǎn)擊發(fā)送。

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發(fā)送完成后在發(fā)送框選擇輸入“update”更新SD卡的應(yīng)用程序。

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串口終端中查看調(diào)試信息，表示SD卡程序更新完成。

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使用讀卡器查看貼片SD卡轉(zhuǎn)接卡是否正常存儲(chǔ)到SD卡中，讀取文件可知已經(jīng)正常寫入。

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將板卡啟動(dòng)模式調(diào)整至SD卡模式，上電重啟板卡程序，觀察到板卡程序成功啟動(dòng)。